Struktura i funkcije proteina. Strukturna funkcija proteina

Ali život na našoj planeti nastao je iz koacervatne kapljice. To je takođe bio proteinski molekul. Odnosno, proizilazi zaključak da su upravo ta hemijska jedinjenja osnova čitavog života koji danas postoji. Ali šta su proteinske strukture? Kakvu ulogu oni danas imaju u tijelu i životima ljudi? Koje vrste proteina postoje? Pokušajmo to shvatiti.

Proteini: opći koncept

Sa stanovišta, molekula supstance koja se razmatra je niz aminokiselina međusobno povezanih peptidnim vezama.

Svaka aminokiselina ima dvije funkcionalne grupe:

• karboksil -COOH;
• amino grupa -NH 2 .

Između njih dolazi do stvaranja veza u različitim molekulima. Dakle, peptidna veza ima oblik -CO-NH. Molekul proteina može sadržavati stotine ili hiljade takvih grupa, to će ovisiti o specifičnoj tvari. Vrste proteina su veoma raznolike. Među njima ima i onih koje sadrže esencijalne aminokiseline za organizam, što znači da se moraju unositi hranom. Postoje sorte koje obavljaju važne funkcije u ćelijskoj membrani i njenoj citoplazmi. Izolovani su i biološki katalizatori - enzimi, koji su takođe proteinski molekuli. Oni se široko koriste u ljudskom životu, a ne samo da učestvuju u biohemijskim procesima živih bića.

Molekularna težina jedinjenja koja se razmatra može varirati od nekoliko desetina do miliona. Uostalom, broj monomernih jedinica u velikom polipeptidnom lancu je neograničen i ovisi o vrsti određene tvari. Protein u svom čistom obliku, u svojoj prirodnoj konformaciji, može se vidjeti kada se pregleda kokošje jaje u svijetložutoj, prozirnoj, gustoj koloidnoj masi, unutar koje se nalazi žumance - to je željena tvar. Isto se može reći i za svježi sir bez masti, koji je također gotovo čist protein u svom prirodnom obliku.

Međutim, nemaju sva jedinjenja koja se razmatraju istu prostornu strukturu. Ukupno se razlikuju četiri organizacije molekula. Vrste određuju njena svojstva i govore o složenosti strukture. Također je poznato da prostorno zapleteniji molekuli prolaze kroz opsežnu obradu kod ljudi i životinja.

Vrste proteinskih struktura

Ukupno ih je četiri. Hajde da pogledamo šta je svaki od njih.

1. Primarni. Predstavlja uobičajeni linearni niz aminokiselina povezanih peptidnim vezama. Nema prostornih zaokreta, nema spiralizacije. Broj veza uključenih u polipeptid može doseći nekoliko hiljada. Vrste proteina slične strukture su glicilalanin, inzulin, histoni, elastin i drugi.
2. Sekundarni. Sastoji se od dva polipeptidna lanca koji su uvijeni u obliku spirale i orijentisani jedan prema drugom formiranim zavojima. U ovom slučaju, između njih se formiraju vodikove veze, držeći ih zajedno. Tako nastaje jedan proteinski molekul. Vrste proteina ove vrste su: lizozim, pepsin i drugi.
3. Tercijarna konformacija. To je gusto zbijena i kompaktno namotana sekundarna struktura. Ovdje se pojavljuju i druge vrste interakcija, osim vodikovih veza - ovo je van der Waalsova interakcija i sile elektrostatičke privlačnosti, hidrofilno-hidrofobni kontakt. Primjeri struktura su albumin, fibroin, protein svile i druge.
4. kvartar. Najsloženija struktura, koja se sastoji od nekoliko polipeptidnih lanaca uvijenih u spiralu, smotanih u kuglu i sjedinjenih sve zajedno u kuglu. Primeri kao što su insulin, feritin, hemoglobin, kolagen ilustruju upravo takvu proteinsku konformaciju.

Ako sve date strukture molekula razmotrimo detaljno sa hemijske tačke gledišta, onda će analiza trajati dugo. Zapravo, što je konfiguracija veća, što je njena struktura složenija i zamršenija, to se više vrsta interakcija uočava u molekulu.

Denaturacija proteinskih molekula

Jedno od najvažnijih hemijskih svojstava polipeptida je njihova sposobnost da se razgrađuju pod uticajem određenih uslova ili hemijskih agenasa. Na primjer, različite vrste denaturacije proteina su široko rasprostranjene. Šta je ovaj proces? Sastoji se u uništavanju prirodne strukture proteina. Odnosno, ako je u početku molekul imao tercijarnu strukturu, onda će se nakon djelovanja specijalnih agenasa srušiti. Međutim, sekvenca aminokiselinskih ostataka ostaje nepromijenjena u molekulu. Denaturirani proteini brzo gube svoja fizička i hemijska svojstva.

Koji reagensi mogu dovesti do procesa destrukcije konformacije? Ima ih nekoliko.

1. Temperatura. Kada se zagrije, dolazi do postepenog uništavanja kvartarne, tercijarne, sekundarne strukture molekula. Vizualno, to se može primijetiti, na primjer, kada pržite obično kokošje jaje. Rezultirajući "protein" je primarna struktura polipeptida albumina koji je bio u sirovom proizvodu.
2. Radijacija.
3. Djelovanje jakih hemijskih agenasa: kiselina, lužina, soli teških metala, otapala (na primjer, alkoholi, etri, benzen i drugi).

Ovaj proces se ponekad naziva i topljenje molekula. Vrste denaturacije proteina zavise od agensa pod čijim delovanjem je došlo. Štaviše, u nekim slučajevima dolazi do obrnutog procesa. Ovo je renaturacija. Nisu svi proteini u stanju da povrate svoju strukturu, ali značajan dio njih to može. Tako su kemičari iz Australije i Amerike izvršili renaturaciju kuhanog kokošjeg jajeta pomoću nekih reagensa i metodom centrifugiranja.

Ovaj proces je važan za žive organizme u sintezi polipeptidnih lanaca ribozomima i rRNA u ćelijama.

Hidroliza proteinske molekule

Uz denaturaciju, proteine ​​karakterizira još jedno kemijsko svojstvo - hidroliza. Ovo je također uništavanje prirodne konformacije, ali ne do primarne strukture, već potpuno do pojedinačnih aminokiselina. Važan dio probave je hidroliza proteina. Vrste hidrolize polipeptida su sljedeće.

1. Hemijski. Zasnovan na djelovanju kiselina ili lužina.
2. Biološki ili enzimski.

Međutim, suština procesa ostaje nepromijenjena i ne ovisi o tome koje vrste hidrolize proteina se odvijaju. Kao rezultat toga nastaju aminokiseline koje se prenose do svih stanica, organa i tkiva. Njihova daljnja transformacija se sastoji u sudjelovanju u sintezi novih polipeptida, već onih koji su potrebni određenom organizmu.

U industriji se proces hidrolize proteinskih molekula koristi samo za dobijanje željenih aminokiselina.

Funkcije proteina u tijelu

Različite vrste proteina, ugljikohidrata, masti su vitalne komponente za normalno funkcioniranje bilo koje stanice. A to znači cijeli organizam u cjelini. Stoga je njihova uloga u velikoj mjeri posljedica visokog stepena značaja i sveprisutnosti u živim bićima. Postoji nekoliko glavnih funkcija polipeptidnih molekula.

1. katalitički. Obavljaju ga enzimi koji imaju proteinsku strukturu. Pričaćemo o njima kasnije.
2. Strukturno. Vrste proteina i njihove funkcije u organizmu prvenstveno utiču na strukturu same ćelije, njen oblik. Osim toga, polipeptidi koji obavljaju ovu ulogu formiraju kosu, nokte, školjke mekušaca i ptičje perje. Oni su takođe određena armatura u telu ćelije. Hrskavica se takođe sastoji od ovih vrsta proteina. Primjeri: tubulin, keratin, aktin i drugi.
3. Regulatorno. Ova funkcija se manifestuje učešćem polipeptida u procesima kao što su: transkripcija, translacija, ćelijski ciklus, spajanje, čitanje mRNA i dr. U svima njima oni igraju važnu ulogu regulatora.
4. Signal. Ovu funkciju obavljaju proteini smješteni na ćelijskoj membrani. Oni prenose različite signale od jedne jedinice do druge, a to dovodi do komunikacije između tkiva. Primjeri: citokini, inzulin, faktori rasta i drugi.
5. Transport. Neke vrste proteina i njihove funkcije koje obavljaju jednostavno su vitalne. To se događa, na primjer, s proteinom hemoglobinom. On prenosi kiseonik od ćelije do ćelije u krvi. Za osobu je nezamjenjiv.
6. Rezervni ili rezervni. Takvi polipeptidi se akumuliraju u biljkama i životinjskim jajima kao izvor dodatne prehrane i energije. Primjer su globulini.
7. Motor. Vrlo važna funkcija, posebno za najjednostavnije organizme i bakterije. Uostalom, oni se mogu kretati samo uz pomoć flagela ili cilija. A ove organele, po svojoj prirodi, nisu ništa drugo do proteini. Primjeri takvih polipeptida su: miozin, aktin, kinezin i drugi.

Očigledno je da su funkcije proteina u ljudskom tijelu i drugim živim bićima vrlo brojne i važne. Ovo još jednom potvrđuje da je bez spojeva koje razmatramo život na našoj planeti nemoguć.

Zaštitna funkcija proteina

Polipeptidi mogu zaštititi od raznih uticaja: hemijskih, fizičkih, bioloških. Na primjer, ako je tijelo u opasnosti u obliku virusa ili bakterija strane prirode, tada imunoglobulini (antitijela) ulaze u borbu s njima, obavljajući zaštitnu ulogu.

Ako govorimo o fizičkim efektima, onda tu važnu ulogu imaju fibrin i fibrinogen, koji su uključeni u zgrušavanje krvi.

Proteini hrane

Vrste dijetetskih proteina su sljedeće:

• potpuni - oni koji sadrže sve aminokiseline potrebne tijelu;
• nepotpuni - oni u kojima postoji nepotpuni sastav aminokiselina.

Međutim, oba su važna za ljudski organizam. Posebno prva grupa. Svaka osoba, posebno u periodima intenzivnog razvoja (djetinjstvo i adolescencija) i puberteta, mora održavati konstantan nivo proteina u sebi. Uostalom, već smo razmotrili funkcije koje obavljaju ovi nevjerojatni molekuli, a znamo da praktički niti jedan proces, niti jedna biokemijska reakcija u nama ne može bez sudjelovanja polipeptida.

Zato je potrebno svakodnevno konzumirati dnevnu normu proteina koji se nalaze u sljedećim proizvodima:

• jaje;
• mlijeko;
• svježi sir;
• meso i riba;
• grah;
• grah;
• kikiriki;
• pšenica;
• zob;
• sočivo i drugo.

Ako se dnevno unese 0,6 g polipeptida po kg težine, tada čovjeku nikada neće nedostajati ovih spojeva. Ako tijelo duže vrijeme ne prima potrebne proteine, tada se javlja bolest koja nosi naziv gladovanje aminokiselinama. To dovodi do teških metaboličkih poremećaja i, kao rezultat, mnogih drugih bolesti.

Proteini u ćeliji

Unutar najmanje strukturne jedinice svih živih bića - ćelija - nalaze se i proteini. Štoviše, tamo obavljaju gotovo sve gore navedene funkcije. Prije svega, formira se citoskelet ćelije, koji se sastoji od mikrotubula, mikrofilamenata. Služi za održavanje oblika, kao i za transport unutar između organela. Različiti joni i spojevi kreću se duž proteinskih molekula, poput kanala ili tračnica.

Važna je i uloga proteina koji su uronjeni u membranu i smješteni na njenoj površini. Ovdje obavljaju i receptorske i signalne funkcije, učestvuju u izgradnji same membrane. Čuvaju se, što znači da imaju zaštitnu ulogu. Koje vrste proteina u ćeliji se mogu pripisati ovoj grupi? Primjera je mnogo, evo nekoliko.

1. aktin i miozin.
2. Elastin.
3. Keratin.
4. Kolagen.
5. Tubulin.
6. Hemoglobin.
7. Insulin.
8. Transcobalamin.
9. Transferin.
10. Albumen.

Ukupno postoji nekoliko stotina različitih koji se stalno kreću unutar svake ćelije.

Vrste proteina u tijelu

Naravno, imaju veliku raznolikost. Ako pokušate nekako podijeliti sve postojeće proteine ​​u grupe, onda možete dobiti nešto poput ove klasifikacije.

Općenito, mnoge karakteristike mogu se uzeti kao osnova za klasifikaciju proteina koji se nalaze u tijelu. Jedan još ne postoji.

Enzimi

Biološki katalizatori proteinske prirode, koji značajno ubrzavaju sve tekuće biohemijske procese. Normalna razmjena je nemoguća bez ovih spojeva. Svi procesi sinteze i raspadanja, sklapanja molekula i njihove replikacije, translacije i transkripcije i drugi odvijaju se pod uticajem određene vrste enzima. Primjeri ovih molekula su:

• oksidoreduktaze;
• transferaze;
• katalaza;
• hidrolaze;
• izomeraze;
• lyases i drugi.

Danas se enzimi koriste u svakodnevnom životu. Dakle, u proizvodnji praškova za pranje često se koriste takozvani enzimi - to su biološki katalizatori. Poboljšavaju kvalitet pranja uz pridržavanje navedenog temperaturnog režima. Lako se veže za čestice prljavštine i uklanja ih sa površine tkanine.

Međutim, zbog svoje proteinske prirode, enzimi ne podnose previše vruću vodu ili blizinu alkalnih ili kiselih lijekova. Zaista, u ovom slučaju će doći do procesa denaturacije.

Funkcionisanje ljudskog tela postalo je jasno početkom 19. veka. Naučnici su ove supstance označili grčkim terminom "proteini", od reči protos - "glavni, prvi".

Glavna karakteristika ovih hemijskih jedinjenja je da su osnova koju telo koristi za stvaranje novih ćelija. Njihove druge funkcije su da obezbede regulatorne i metaboličke procese; u obavljanju transportnih funkcija (na primjer, protein hemoglobina, koji protokom krvi distribuira kisik po tijelu); u formiranju mišićnih vlakana; u upravljanju mnogim vitalnim funkcijama tijela (upečatljiv primjer je protein inzulin); u regulaciji procesa probave, energetskog metabolizma; u zaštiti tela.

Hemijska struktura ovih supstanci određena je brojem aminokiselina koje čine proteinske molekule. Molekuli su prilično velike veličine. Ove supstance su visokomolekularne organske supstance i predstavljaju lanac aminokiselina povezanih peptidnom vezom. Sastav aminokiselina proteina određen je genetskim kodom. Mnoge varijacije u kombinaciji aminokiselina daju različita svojstva proteinskih molekula. U pravilu su međusobno povezani i formiraju složene komplekse.

Klasifikacija proteina nije završena, jer naučnici nisu proučavali sve proteine. Uloga mnogih od njih i dalje ostaje misterija za ljude. Do sada su proteini podijeljeni prema njihovoj biološkoj ulozi i prema tome koje su aminokiseline uključene u njihov sastav. Za našu ishranu nije vrijedan sam protein, već aminokiseline koje ga čine. Aminokiseline su jedna od varijanti organskih kiselina. Ima ih više od 100. Bez njih su nemogući metabolički procesi.

Tijelo ne može u potpunosti apsorbirati proteine ​​koji dolaze iz hrane. Većinu ih uništavaju kiseli probavni sokovi. Proteini se razlažu na aminokiseline. Tijelo nakon razgradnje „uzima“ potrebne aminokiseline i od njih konstruira potrebne proteine. U tom slučaju može doći do transformacije jedne aminokiseline u drugu. Osim transformacije, mogu se i samostalno sintetizirati u tijelu.

Međutim, naše tijelo ne može proizvesti sve aminokiseline. One koje se ne sintetiziraju nazivaju se nezamjenjivim, jer su tijelu potrebne, a može ih dobiti samo izvana. Esencijalne aminokiseline ne mogu se zamijeniti drugim. To uključuje metionin, lizin, izoleucin, leucin, fenilalanin, treonin, valin. Osim toga, postoje i druge aminokiseline koje se formiraju isključivo od esencijalnog fenilalanina i metionina. Stoga se kvaliteta ishrane ne određuje količinom ulaznih proteina, već njihovim kvalitativnim sastavom. Na primjer, krompir, bijeli kupus, cvekla, kupus, mahunarke, hljeb sadrže veliku količinu triptofana, lizina, metionina.

Tok metabolizma proteina u našem organizmu zavisi od dovoljne količine potrebnih proteina. Razdvajanje i transformacija jednih supstanci u druge događa se oslobađanjem energije potrebne tijelu.

Kao rezultat vitalne aktivnosti organizma dolazi do stalnog gubitka dijela proteina. Otprilike 30 g dnevno se gubi iz proteinskih supstanci koje dolaze izvana. Stoga, uzimajući u obzir gubitak, ishrana treba da sadrži dovoljnu količinu ovih supstanci kako bi se osiguralo zdravlje organizma.

Potrošnja proteinskih supstanci u organizmu zavisi od različitih faktora: obavljanja teškog fizičkog rada ili mirovanja; emocionalno stanje. Dnevno, stopa unosa proteina je ukupno najmanje 50 grama za odrasle (to je otprilike 0,8 grama po kilogramu tjelesne težine). Djeci je, zbog intenzivnog rasta i razvoja, potrebno više proteina - do 1,9 grama po kilogramu tjelesne težine.

Međutim, čak i velika količina konzumiranih proteinskih supstanci ne garantuje uravnoteženu količinu aminokiselina u njima. Stoga ishranu treba varirati kako bi organizam iz nje izvukao maksimum u vidu različitih aminokiselina. Ne govorimo o tome da ako danas nije bilo triptofana u hrani koju ste jeli, onda ćete se sutra razboljeti. Ne, tijelo "zna kako" pohraniti korisne aminokiseline u malim količinama i iskoristiti ih ako je potrebno. Međutim, kumulativni kapacitet tijela nije previsok, pa se rezerve korisnih tvari moraju redovno obnavljati.

Ako zbog ličnih uvjerenja (vegetarijanstvo) ili iz zdravstvenih razloga (problemi sa gastrointestinalnim traktom i dijetalnom ishranom) imate ograničenje u ishrani, potrebno je konsultovati dijetetičara kako biste prilagodili ishranu i uspostavili ravnotežu proteina u tijelu .
Tokom intenzivnih sportskih aktivnosti, organizmu je potrebna velika količina proteina. Posebno za takve ljude proizvodi se sportska prehrana. Međutim, unos proteina treba da odgovara fizičkoj aktivnosti koju obavljate. Višak ovih supstanci, suprotno uvriježenom mišljenju, neće dovesti do naglog povećanja mišićne mase.

Raznolikost funkcija proteina pokriva gotovo sve biohemijske procese koji se odvijaju u tijelu. Oni se mogu nazvati biohemijskim katalizatorima.
Proteini formiraju citoskelet, koji održava oblik ćelija. Bez proteina uspješno funkcioniranje imunološkog sistema je nemoguće.

Odličan izvor proteina u hrani su meso, mleko, riba, žitarice, mahunarke, orasi. Voće, bobičasto voće i povrće su manje bogati proteinima.

Prvi protein koji je proučavan kako bi se odredio njegov aminokiselinski slijed je inzulin. Za ovo dostignuće, F. Senger je 60-ih godina prošlog veka dobio Nobelovu nagradu. A naučnici D. Kendrew i M. Perutz su u isto vrijeme uspjeli stvoriti trodimenzionalnu strukturu mioglobina i hemoglobina koristeći tehniku ​​difrakcije rendgenskih zraka. Za to su dobili i Nobelovu nagradu.

Istorija studija

Osnivač proučavanja proteina je Antoine Francois de Fourcroix. Izdvojio ih je u posebnu klasu nakon što je uočio njihovu osobinu da se denaturiraju (ili savijaju) pod utjecajem kiselina ili visoke temperature. Istraživao je fibrin (izolovan iz krvi), gluten (izolovan iz pšeničnog zrna) i albumin (bjelanjak).


Holandski naučnik G. Mulder dopunio je naučni rad svog francuskog kolege de Fourcroixa i analizirao sastav proteina. Na osnovu ove analize, on je pretpostavio da većina proteinskih molekula ima sličnu empirijsku formulu. On je također bio prvi koji je mogao odrediti molekularnu težinu proteina.
Prema Mulderu, svaki protein se sastoji od malih strukturnih komponenti - "proteina". A 1838. švedski naučnik J. Berzelius predložio je termin "proteini" kao zajednički naziv za sve proteine.

U narednih 30-40 godina provedena su istraživanja o većini aminokiselina koje čine proteine. Godine 1894, A. Kossel, njemački fiziolog, iznio je pretpostavku da su aminokiseline same strukturne komponente proteina i da su međusobno povezane peptidnim vezama. Pokušao je da prouči sekvencu aminokiselina proteina.
1926. godine konačno je prepoznata dominantna uloga proteina u tijelu. To se dogodilo kada je američki hemičar D. Sumner dokazao da je ureaza (enzim bez kojeg su mnogi hemijski procesi nemogući) protein.

U to vrijeme bilo je izuzetno teško izolovati čiste proteine ​​za potrebe nauke. Zato su prvi eksperimenti izvedeni sa onim polipeptidima koji su se mogli pročistiti u značajnim količinama uz minimalne troškove - to su proteini krvi, pileći proteini, razni toksini, enzimi probavnog ili metaboličkog porijekla, koji se oslobađaju nakon klanja goveda. Kasnih 1950-ih bilo je moguće pročistiti ribonukleazu goveđeg pankreasa. Upravo je ova supstanca postala eksperimentalni objekt za mnoge naučnike.

U modernoj nauci, proučavanje proteina je nastavljeno na kvalitativno novom nivou. Postoji grana biohemije koja se zove proteomika. Sada, zahvaljujući proteomici, moguće je proučavati ne samo izolirane pročišćene proteine, već i paralelnu, istovremenu promjenu u modifikaciji mnogih proteina koji pripadaju različitim stanicama i tkivima. Naučnici sada mogu teoretski izračunati strukturu proteina iz njegove sekvence aminokiselina. Metode krioelektronske mikroskopije omogućavaju proučavanje velikih i malih proteinskih kompleksa.

Proteinska svojstva

Veličina proteina se može mjeriti u smislu broja aminokiselina koje čine, ili u daltonima, što ukazuje na njihovu molekularnu težinu. Na primjer, proteini kvasca sastoje se od 450 aminokiselina i imaju molekularnu težinu od 53 kilodaltona. Najveći protein poznat modernoj nauci, koji se zove titin, sastoji se od više od 38 hiljada aminokiselina i ima molekularnu težinu od oko 3700 kilodaltona.
Proteini koji se vezuju za nukleinske kiseline interakcijom sa njihovim fosfatnim ostacima smatraju se osnovnim proteinima. To uključuje protamine i histone.

Proteini se razlikuju po stepenu rastvorljivosti, većina ih je visoko rastvorljiva u vodi. Međutim, postoje i izuzeci. Fibroin (osnova paučine i svile) i keratin (osnova ljudske kose, kao i vuna kod životinja i perje kod ptica) su nerastvorljivi.

Denaturacija

Proteini po pravilu zadržavaju fizičko-hemijska svojstva i strukturu živog organizma kojem pripadaju. Stoga, ako je tijelo prilagođeno određenoj temperaturi, protein će to izdržati i neće promijeniti svoja svojstva.
Promjene u uvjetima kao što su temperatura okoline ili izlaganje kiseloj/alkalnoj sredini uzrokuju da protein izgubi svoju sekundarnu, tercijarnu i kvarternu strukturu. Gubitak nativne strukture svojstvene živoj ćeliji naziva se denaturacija ili preklapanje proteina. Denaturacija može biti djelomična ili potpuna, nepovratna ili reverzibilna. Najpopularniji i svakodnevni primjer nepovratne denaturacije je tvrdo kuhano jaje. Pod uticajem visoke temperature, ovalbumin, providni protein, postaje neproziran i gust.

U nekim slučajevima, denaturacija je reverzibilna; obrnuto stanje proteina može se vratiti pomoću amonijevih soli. Reverzibilna denaturacija se koristi kao metoda pročišćavanja proteina.

Jednostavni i složeni proteini

Pored peptidnih lanaca, neki proteini sadrže i strukturne jedinice koje nisu aminokiseline. Prema kriteriju prisutnosti ili odsustva fragmenata koji nisu aminokiselinski, proteini se dijele u dvije grupe: složene i jednostavne proteine. Jednostavni proteini se sastoje samo od lanaca aminokiselina. Složeni proteini sadrže fragmente koji nisu proteinske prirode.

Prema hemijskoj prirodi kompleksnih proteina, razlikuje se pet klasa:

• Glikoproteini.
• hromoproteini.
• Fosfoproteini.
• Metaloproteini.
• Lipoproteini.

Glikoproteini sadrže kovalentno vezane ostatke ugljikohidrata i njihovu raznolikost - proteoglikane. Glikoproteini uključuju, na primjer, imunoglobuline.

Hromoproteini su opšti naziv za kompleksne proteine, koji uključuju flavoproteine, hlorofile, hemoglobin i druge.

Proteini koji se nazivaju fosfoproteini sadrže ostatke fosforne kiseline. Ova grupa proteina uključuje, na primjer, mlečni kazein.

Metaloproteini su proteini koji sadrže kovalentno vezane ione određenih metala. Među njima su proteini koji obavljaju transportne i skladišne ​​funkcije (transferin, feritin).

Složeni lipoproteinski proteini sadrže lipidne ostatke u svom sastavu. Njihova funkcija je transport lipida.

Biosinteza proteina

Živi organizmi stvaraju proteine ​​od aminokiselina na osnovu genetskih informacija koje su kodirane u genima. Svaki od sintetiziranih proteina sastoji se od potpuno jedinstvenog niza povezanih aminokiselina. Jedinstvena sekvenca je određena faktorom kao što je sekvenca nukleotida gena koji kodira informacije o datom proteinu.

Genetski kod se sastoji od kodona. Kodon je jedinica genetske informacije koja se sastoji od nukleotidnih ostataka. Svaki kodon je odgovoran za vezivanje jedne aminokiseline za protein. Njihov ukupan broj je 64. Neke aminokiseline nisu određene jednim, već nekoliko kodona.

Funkcije proteina u tijelu

Zajedno s drugim biološkim makromolekulama (polisaharidi i lipidi), proteini su potrebni tijelu za obavljanje većine životnih procesa u stanicama. Proteini provode metaboličke procese i energetske transformacije. Oni su dio organela - ćelijskih struktura, učestvuju u sintezi međustanične tvari.

Treba napomenuti da je klasifikacija proteina prema njihovim funkcijama prilično proizvoljna, jer u nekim živim organizmima isti protein može obavljati nekoliko različitih funkcija. Proteini obavljaju mnoge funkcije zbog činjenice da imaju visoku enzimsku aktivnost. Ovi enzimi posebno uključuju motorni protein miozin, kao i regulatorne proteine ​​protein kinaze.

katalitička funkcija

Najviše proučavana uloga proteina u tijelu je kataliza raznih kemijskih reakcija. Enzimi su grupa proteina sa specifičnim katalitičkim svojstvima. Svaki od ovih enzima je katalizator jedne ili više sličnih reakcija. Nauka poznaje nekoliko hiljada enzimskih supstanci. Na primjer, supstanca pepsin, koja razgrađuje proteine ​​tokom probave, je enzim.

Više od 4.000 reakcija u našem tijelu treba katalizirati. Bez djelovanja enzima, reakcija se odvija desetine i stotine puta sporije.
Molekuli koji se vežu za enzim tokom reakcije, a zatim se mijenjaju nazivaju se supstrati. Enzim sadrži mnogo aminokiselina, ali nisu sve u interakciji sa supstratom, a još više, nisu svi direktno uključeni u katalitički proces. Deo enzima na koji je vezan supstrat smatra se aktivnim mestom enzima.

strukturnu funkciju

Strukturni proteini citoskeleta su neka vrsta krutog okvira koji daje oblik ćelijama. Zahvaljujući njima, oblik ćelija se može promijeniti. To uključuje elastin, kolagen, keratin. Glavne komponente međustanične supstance u vezivnom tkivu su kolagen i elastin. Keratin je osnova za formiranje kose i noktiju, kao i perja kod ptica.

Zaštitna funkcija

Postoji nekoliko zaštitnih funkcija proteina: fizička, imunološka, ​​hemijska.
Kolagen je uključen u formiranje fizičke zaštite. On čini osnovu međustanične supstance takvih vrsta vezivnog tkiva kao što su kosti, hrskavica, tetive i duboki slojevi kože (dermis). Primjeri ove grupe proteina su trombini i fibrinogeni, koji su uključeni u koagulaciju krvi.

Imunološka odbrana uključuje učešće proteina koji čine krv ili druge biološke tekućine u formiranju zaštitnog odgovora organizma na napad patogenih mikroorganizama ili oštećenja. Na primjer, imunoglobulini neutraliziraju viruse, bakterije ili strane proteine. Antitela koja proizvodi imuni sistem vezuju se za supstance koje su strane telu, koje se nazivaju antigeni, i neutrališu ih. U pravilu se antitijela izlučuju u međućelijski prostor ili se fiksiraju u membranama specijaliziranih plazma ćelija.

Enzimi i supstrat nisu previše blisko povezani, inače se tok katalizirane reakcije može poremetiti. Ali stabilnost vezivanja antigena i antitijela nije ničim ograničena.

Hemijska zaštita se sastoji u vezivanju različitih toksina proteinskim molekulima, odnosno u osiguravanju detoksikacije organizma. Najvažniju ulogu u detoksikaciji našeg organizma imaju enzimi jetre koji razgrađuju otrove ili ih pretvaraju u rastvorljiv oblik. Otopljeni toksini brzo napuštaju tijelo.

Regulatorna funkcija

Većina intracelularnih procesa regulirana je proteinskim molekulima. Ove molekule obavljaju visokospecijaliziranu funkciju i nisu ni građevinski materijal za ćelije niti izvor energije. Regulacija se provodi djelovanjem enzima ili vezivanjem za druge molekule.
Protein kinaze igraju važnu ulogu u regulaciji procesa unutar ćelija. To su enzimi koji utječu na aktivnost drugih proteina vezivanjem čestica fosfata za njih. Oni ili povećavaju aktivnost ili je potpuno potiskuju.

Funkcija signala

Signalna funkcija proteina se izražava u njihovoj sposobnosti da služe kao signalne supstance. Oni prenose signale između tkiva, ćelija, organa. Ponekad se funkcija signalizacije smatra sličnom regulatornoj, budući da mnogi regulatorni intracelularni proteini također provode signalizaciju. Ćelije komuniciraju jedna s drugom pomoću signalnih proteina koji se šire kroz međućelijsku supstancu.

Citokini, proteini-hormoni vrše signalnu funkciju.
Hormoni se prenose krvlju. Receptor, kada je vezan za hormon, pokreće odgovor u ćeliji. Zahvaljujući hormonima, reguliše se koncentracija supstanci u krvnim ćelijama, kao i regulacija rasta i reprodukcije ćelija. Primjer takvih proteina je dobro poznati inzulin, koji regulira koncentraciju glukoze u krvi.

Citokini su mali peptidni glasnici. Oni djeluju kao regulatori interakcije između različitih stanica, a također određuju opstanak ovih stanica, inhibiraju ili stimuliraju njihov rast i funkcionalnu aktivnost. Bez citokina nemoguć je usklađen rad nervnog, endokrinog i imunološkog sistema. Na primjer, citokini mogu uzrokovati nekrozu tumora - odnosno supresiju rasta i vitalne aktivnosti upalnih stanica.

transportna funkcija

Topljivi proteini koji učestvuju u transportu malih molekula trebali bi se lako vezati za supstrat ako je prisutan u visokoj koncentraciji, a također bi ga trebali lako oslobađati tamo gdje je u niskoj koncentraciji. Primjer transportnih proteina je hemoglobin. On prenosi kiseonik iz pluća i dovodi ga do ostatka tkiva, a takođe prenosi ugljen-dioksid nazad iz tkiva u pluća. Proteini slični hemoglobinu pronađeni su u svim carstvima živih organizama.

Rezervna (ili rezervna) funkcija

Ovi proteini uključuju kazein, ovalbumin i druge. Ovi rezervni proteini se pohranjuju u životinjskim jajima i sjemenkama biljaka kao izvor energije. Obavljaju nutritivne funkcije. Mnogi proteini se koriste u našem tijelu kao izvor aminokiselina.

Receptorska funkcija proteina

Proteinski receptori mogu biti locirani i u ćelijskoj membrani i u citoplazmi. Jedan dio proteinske molekule prima signal (bilo koje prirode: hemijski, svjetlosni, termički, mehanički). Protein receptora podliježe konformacijskim promjenama pod utjecajem signala. Ove promjene utiču na drugi dio molekule, koji je odgovoran za prijenos signala na druge ćelijske komponente. Mehanizmi signalizacije se razlikuju jedan od drugog.

Funkcija motora (ili motora).

Motorni proteini su odgovorni za osiguranje kretanja i kontrakcije mišića (na nivou tijela) i za kretanje flagela i cilija, unutarćelijski transport tvari, ameboidno kretanje leukocita (na ćelijskom nivou).

Proteini u metabolizmu

Većina biljaka i mikroorganizama može sintetizirati 20 esencijalnih aminokiselina, kao i neke dodatne aminokiseline. Ali ako su u okruženju, onda će tijelo radije štediti energiju i transportirati ih unutra, umjesto da ih sintetiše.

One aminokiseline koje tijelo ne sintetiše nazivaju se esencijalnim, pa nam mogu doći samo izvana.

Osoba prima aminokiseline iz onih proteina koji se nalaze u hrani. Proteini se denaturiraju tokom varenja pod djelovanjem kiselih želučanih sokova i enzima. Neke od aminokiselina dobivenih kao rezultat probavnog procesa koriste se za sintezu potrebnih proteina, a ostatak se pretvara u glukozu tokom glukoneogeneze ili se koristi u Krebsovom ciklusu (ovo je proces metaboličke razgradnje).

Upotreba proteina kao izvora energije posebno je važna u nepovoljnim uslovima, kada organizam koristi unutrašnju "nedodirljivu rezervu" - sopstvene proteine. Aminokiseline su takođe važan izvor azota za organizam.

Ne postoje jedinstvene norme za dnevne potrebe za proteinima. Mikroflora koja naseljava debelo crijevo također sintetizira aminokiseline i one se ne mogu uzeti u obzir pri sastavljanju proteinskih normi.

Rezerve proteina u ljudskom tijelu su minimalne, a novi proteini se mogu sintetizirati samo iz raspadajućih proteina koji dolaze iz tjelesnih tkiva i iz aminokiselina koje dolaze s hranom. Od onih tvari koje su dio masti i ugljikohidrata, proteini se ne sintetiziraju.

Nedostatak proteina
Nedostatak proteinskih supstanci u ishrani uzrokuje snažno usporavanje rasta i razvoja kod djece. Za odrasle je nedostatak proteina opasan zbog pojave dubokih promjena u jetri, promjena u hormonalnom nivou, poremećenog rada endokrinih žlijezda, poremećene apsorpcije nutrijenata, narušenog pamćenja i performansi te srčanih problema. Sve ove negativne pojave nastaju zbog činjenice da su proteini uključeni u gotovo sve procese ljudskog tijela.

Sedamdesetih godina prošlog vijeka zabilježeni su smrtni slučajevi kod ljudi koji su dugo bili na niskokaloričnoj dijeti sa izraženim manjkom proteina. U pravilu, neposredni uzrok smrti u ovom slučaju bile su nepovratne promjene na srčanom mišiću.

Nedostatak proteina smanjuje otpornost imunog sistema na infekcije, jer se smanjuje nivo stvaranja antitela. Kršenje sinteze interferona i lizozima (zaštitni faktori) uzrokuje pogoršanje upalnih procesa. Osim toga, nedostatak proteina često je praćen nedostatkom vitamina, što zauzvrat također dovodi do štetnih posljedica.

Nedostatak utiče na proizvodnju enzima i apsorpciju važnih nutrijenata. Ne treba zaboraviti da su hormoni proteinske formacije, stoga nedostatak proteina može dovesti do teških hormonalnih poremećaja.

Svaka aktivnost fizičke prirode šteti mišićnim stanicama, a što je veće opterećenje, mišići više pate. Da biste popravili oštećene mišićne stanice, potrebna vam je velika količina visokokvalitetnih proteina. Suprotno uvriježenom mišljenju, fizička aktivnost je korisna samo kada se hranom u organizam unosi dovoljno proteina. Uz intenzivan fizički napor, unos proteina bi trebao dostići 1,5 - 2 grama po kilogramu težine.

Višak proteina

Za održavanje ravnoteže dušika u tijelu potrebna je određena količina proteina. Ako u prehrani ima malo više proteina, onda to neće štetiti zdravlju. Višak aminokiselina u ovom slučaju koristi se jednostavno kao dodatni izvor energije.

Ali ako se osoba ne bavi sportom, a u isto vrijeme konzumira više od 1,75 grama proteina po kilogramu težine, tada se višak proteina nakuplja u jetri, koji se pretvara u dušične spojeve i glukozu. Azotno jedinjenje (urea) mora se bez greške izlučiti iz organizma putem bubrega.

Osim toga, s viškom proteina dolazi do kisele reakcije tijela, što dovodi do gubitka kalcija zbog promjene režima pijenja. Osim toga, mesna hrana bogata proteinima često sadrži purine, od kojih se neki talože u zglobovima tokom metabolizma i uzrokuju razvoj gihta. Treba napomenuti da su poremećaji povezani sa viškom proteina mnogo rjeđi od poremećaja povezanih s nedostatkom proteina.

Procjena dovoljne količine proteina u ishrani vrši se prema stanju ravnoteže dušika. U tijelu se neprestano odvija sinteza novih proteina i oslobađanje krajnjih produkata metabolizma proteina. Sastav proteina uključuje dušik koji se ne nalazi ni u mastima ni u ugljikohidratima. A ako se dušik taloži u tijelu u rezervi, on je isključivo u sastavu proteina. Sa razgradnjom proteina, trebalo bi da se ističe zajedno sa urinom. Da bi se funkcioniranje tijela odvijalo na željenom nivou, potrebno je nadoknaditi uklonjeni dušik. Ravnoteža dušika znači da količina unesenog dušika odgovara količini izlučenoj iz tijela.

Proteinska ishrana

Prednosti dijetetskih proteina ocjenjuju se koeficijentom svarljivosti proteina. Ovaj koeficijent uzima u obzir hemijsku vrednost (sastav aminokiselina), i biološku vrednost (procenat varenja proteina). Potpuni izvori proteina su one namirnice koje imaju faktor svarljivosti 1,00.

Faktor svarljivosti je 1,00 u sledećim namirnicama: jaja, sojini proteini, mleko. Govedina pokazuje koeficijent od 0,92.

Ovi proizvodi su visokokvalitetan izvor proteina, ali morate imati na umu da sadrže puno masti, pa je nepoželjno zloupotrebljavati njihovu učestalost u prehrani. Osim velike količine proteina, u organizam će ući i prekomjerna količina masti.

Preferirane namirnice sa visokim sadržajem proteina: sirevi od soje, nemasni sirevi, nemasna teletina, bjelanjci, nemasni svježi sir, svježa riba i plodovi mora, jagnjetina, piletina, bijelo meso.
Manje poželjne namirnice su: mlijeko i jogurti sa dodatkom šećera, crveno meso (file), tamno pileće i ćureće meso, nemasni narezak, domaći svježi sir, prerađeno meso u obliku slanine, salame, šunke.

Bjelanjak je čist protein bez masti. Nemasno meso sadrži oko 50% kilokalorija koje potiču iz proteina; u proizvodima koji sadrže škrob - 15%; u obranom mleku - 40%; u povrću - 30%.

Glavno pravilo pri odabiru proteinske dijete je sljedeće: više proteina po kalorijskoj jedinici i visok omjer probavljivosti proteina. Najbolje je konzumirati hranu koja sadrži malo masti i puno proteina. Podaci o kalorijama mogu se naći na pakovanju bilo kojeg proizvoda. Uopćeni podaci o sadržaju proteina i masti u onim proizvodima čiji je sadržaj kalorija teško izračunati mogu se pronaći u posebnim tabelama.

Termički obrađeni proteini se lakše probavljaju, jer postaju lako dostupni za djelovanje enzima probavnog trakta. Međutim, termička obrada može smanjiti biološku vrijednost proteina zbog činjenice da su neke aminokiseline uništene.

Sadržaj proteina i masti u nekim namirnicama

Proizvodi	Proteini, grama	Masnoća, grama
Piletina	20,8	8,9
Srce	15	3
Nemasna svinjetina	16,3	27,8
Govedina	18,9	12,3
Teletina	19,7	1,2
Doktorska kuvana kobasica	13,7	22,9
Dijetalna kuvana kobasica	12,2	13,5
Pollock	15,8	0,7
Haringa	17,7	19,6
Kavijar jesetre u granulama	28,6	9,8
Pšenični hleb od brašna I stepena	7,6	2,3
ražani hljeb	4,5	0,8
Slatka peciva	7,2	4,3

Veoma je korisno konzumirati proizvode od soje: tofu sir, mleko, meso. Soja sadrži apsolutno sve potrebne aminokiseline u takvom omjeru koji je neophodan za zadovoljavanje potreba organizma. Osim toga, dobro se apsorbira.
Kazein koji se nalazi u mleku je takođe kompletan protein. Njegov koeficijent svarljivosti je 1,00. Kombinacija kazeina izolovanog iz mleka i soje omogućava stvaranje zdrave hrane sa visokim sadržajem proteina, a ne sadrži laktozu, što omogućava da ih konzumiraju osobe koje pate od intolerancije na laktozu. Još jedan plus ovakvih proizvoda je što ne sadrže sirutku, koja je potencijalni izvor alergena.

Metabolizam proteina

Za apsorpciju proteina tijelu je potrebno mnogo energije. Prije svega, tijelo mora razbiti aminokiselinski lanac proteina na nekoliko kratkih lanaca, ili na same aminokiseline. Ovaj proces je prilično dug i zahtijeva različite enzime koje tijelo mora stvoriti i transportirati u probavni trakt. Zaostali produkti metabolizma proteina - azotna jedinjenja - moraju se ukloniti iz organizma.


Sve ove radnje ukupno troše znatnu količinu energije za apsorpciju proteinske hrane. Dakle, proteinska hrana stimuliše ubrzanje metabolizma i povećanje troškova energije za unutrašnje procese.

Tijelo može potrošiti oko 15% ukupnog kalorijskog sadržaja prehrane na asimilaciju hrane.
Hrana sa visokim sadržajem proteina, u procesu metabolizma, doprinosi povećanju proizvodnje toplote. Tjelesna temperatura blago raste, što dovodi do dodatne potrošnje energije za proces termogeneze.

Proteini se ne koriste uvijek kao energetska supstanca. To je zbog činjenice da njihova upotreba kao izvora energije za tijelo može biti neisplativa, jer iz određene količine masti i ugljikohidrata možete dobiti mnogo više kalorija i mnogo efikasnije nego iz slične količine proteina. Osim toga, rijetko postoji višak proteina u tijelu, a ako ga ima, onda većina viška proteina odlazi na plastične funkcije.

U slučaju da u ishrani nedostaju izvori energije u vidu masti i ugljikohidrata, tijelo se uzima da iskoristi nagomilane masti.

Dovoljna količina proteina u prehrani pomaže aktiviranju i normalizaciji sporog metabolizma kod onih ljudi koji su gojazni, a također vam omogućava održavanje mišićne mase.

Ako nema dovoljno proteina, tijelo prelazi na korištenje mišićnih proteina. To je zato što mišići nisu toliko važni za održavanje tijela. Većina kalorija se sagorijeva u mišićnim vlaknima, a smanjenje mišićne mase smanjuje troškove energije tijela.

Vrlo često ljudi koji prate različite dijete za mršavljenje biraju dijetu u kojoj s hranom u organizam ulazi vrlo malo proteina. U pravilu se radi o prehrani od povrća ili voća. Osim štete, takva dijeta neće donijeti ništa. Funkcionisanje organa i sistema sa nedostatkom proteina je inhibirano, što uzrokuje razne poremećaje i bolesti. Svaku dijetu treba razmotriti u smislu potrebe organizma za proteinima.

Procesi kao što su apsorpcija proteina i njihova upotreba u energetskim potrebama, kao i izlučivanje produkata metabolizma proteina, zahtijevaju više tekućine. Da ne biste dehidrirali, potrebno je da pijete oko 2 litre vode dnevno.

Strukturni proteini citoskeleta, kao neka vrsta armature, daju oblik ćelijama i mnogim organelama i učestvuju u promeni oblika ćelija. Većina strukturnih proteina je filamentozna: na primjer, monomeri aktina i tubulina su globularni, topljivi proteini, ali nakon polimerizacije formiraju dugačke filamente koji čine citoskelet koji omogućava ćeliji da zadrži svoj oblik. Kolagen i elastin su glavne komponente međustanične supstance vezivnog tkiva (na primjer, hrskavice), a kosa, nokti, ptičje perje i neke školjke sastoje se od drugog strukturnog proteina, keratina.

Zaštitna funkcija

Postoji nekoliko vrsta zaštitnih funkcija proteina:

Fizička zaštita. U njemu sudjeluje kolagen - protein koji čini osnovu međućelijske tvari vezivnog tkiva (uključujući kosti, hrskavicu, tetive i duboke slojeve kože (dermis)); keratin, koji čini osnovu rožnatih štitova, kose, perja, rogova i drugih derivata epiderme. Obično se takvi proteini smatraju proteinima sa strukturnom funkcijom. Primjeri ove grupe proteina su fibrinogeni i trombini, koji su uključeni u zgrušavanje krvi.

Hemijska zaštita. Vezivanje toksina na proteinske molekule može obezbijediti njihovu detoksikaciju. Posebno važnu ulogu u detoksikaciji ljudi imaju jetreni enzimi koji razgrađuju otrove ili ih pretvaraju u rastvorljiv oblik, što doprinosi njihovoj brzoj eliminaciji iz organizma.

Imunološka zaštita. Proteini koji čine krv i druge biološke tekućine uključeni su u obrambeni odgovor tijela na oštećenja i napade patogena. Proteini sistema komplementa i antitela (imunoglobulini) pripadaju proteinima druge grupe; neutraliziraju bakterije, viruse ili strane proteine. Antitela, koja su deo adaptivnog imunog sistema, vezuju se za supstance, antigene, strane datom organizmu, i na taj način ih neutrališu, usmeravajući ih na mesta uništenja. Antitijela se mogu izlučiti u međućelijski prostor ili se vezati za membrane specijaliziranih B-limfocita zvanih plazma ćelije. Dok enzimi imaju ograničen afinitet za supstrat, budući da supstrat previše jak može ometati kataliziranu reakciju, ne postoji ograničenje za postojanost vezanja antitijela za antigen.

Regulatorna funkcija

Mnogi procesi unutar ćelija regulirani su proteinskim molekulima, koji ne služe ni kao izvor energije ni kao građevinski materijal za ćeliju. Ovi proteini regulišu transkripciju, translaciju, spajanje, kao i aktivnost drugih proteina, itd. Proteini obavljaju regulatornu funkciju bilo zbog enzimske aktivnosti (na primjer, protein kinaze) ili zbog specifičnog vezivanja za druge molekule, što obično utiče na interakcija enzima sa ovim molekulima.

Dakle, transkripcija gena je određena vezivanjem faktora transkripcije - proteina aktivatora i proteina represora - za regulatorne sekvence gena. Na nivou translacije, čitanje mnogih mRNA je takođe regulisano dodatkom proteinskih faktora, a degradaciju RNK i proteina takođe vrše specijalizovani proteinski kompleksi. Najvažniju ulogu u regulaciji intracelularnih procesa imaju protein kinaze - enzimi koji aktiviraju ili inhibiraju aktivnost drugih proteina vezivanjem fosfatnih grupa za njih.

Strukturna funkcija proteina

Strukturna funkcija proteina da li su to proteini

• učestvuju u formiranju gotovo svih ćelijskih organela, u velikoj mjeri određujući njihovu strukturu (oblik);
• formiraju citoskelet koji daje oblik ćelijama i mnogim organelama i daje mehanički oblik brojnim tkivima;
• dio su međućelijske tvari, koja u velikoj mjeri određuje strukturu tkiva i oblik tijela životinja.

Proteini međustanične supstance

U ljudskom tijelu postoji više proteina međućelijske tvari nego svih ostalih proteina. Glavni strukturni proteini međustanične supstance su fibrilarni proteini.

kolagena

Kolageni su porodica proteina, u ljudskom tijelu čine do 25 - 30% ukupne mase svih proteina. Pored strukturalne funkcije, kolagen obavlja i mehaničku, zaštitnu, nutritivnu i reparativnu funkciju.

Molekul kolagena je desna spirala od tri α-lanca.

Ukupno, osoba ima 28 vrsta kolagena. Svi su slični po strukturi.

Elastin

Elastin je široko rasprostranjen u vezivnom tkivu, posebno u koži, plućima i krvnim sudovima. Zajedničke karakteristike za elastin i kolagen su visok sadržaj glicina i prolina. Elastin sadrži mnogo više valina i alanina i manje glutaminske kiseline i arginina od kolagena. Elastin sadrži dezmozin i izodezmozin. ova jedinjenja se mogu naći samo u elastinu. Elastin je nerastvorljiv u vodenim rastvorima (poput kolagena), u rastvorima soli, kiselina i lužina, čak i kada je zagrejan. Elastin sadrži veliki broj aminokiselinskih ostataka sa nepolarnim bočnim grupama, što, očigledno, određuje visoku elastičnost njegovih vlakana.

Ostali proteini ekstracelularnog matriksa

Keratini se dijele u dvije grupe: α-keratini i β-keratini. Snaga keratina je na drugom mjestu nakon hitina. Karakteristična karakteristika keratina je njihova potpuna nerastvorljivost u vodi pri pH 7,0. Sadrže ostatke svih aminokiselina u molekulu. Razlikuju se od ostalih fibrilarnih strukturnih proteina (na primjer, kolagena) prvenstveno po povećanom sadržaju ostataka cisteina. Primarna struktura polipeptidnih lanaca a-keratina nema periodičnost.

Ostali proteini srednjeg filamenta

U drugim vrstama tkiva (osim epitela), intermedijerne filamente formiraju proteini po strukturi slični keratinu - vimentin, proteini neurofilamenta, itd. Lamin proteini u većini eukariotskih ćelija čine unutrašnju oblogu nuklearnog omotača. Nuklearna lamina, koja se od njih sastoji, podržava nuklearnu membranu i u kontaktu je s hromatinom i nuklearnom RNK.

Tubulin

Strukturni proteini organela

Proteini stvaraju i određuju oblik (strukturu) mnogih ćelijskih organela. Organele kao što su ribozomi, proteazomi, nuklearne pore itd. uglavnom se sastoje od proteina.Histoni su neophodni za sklapanje i pakovanje DNK lanaca u hromozome. Stanični zidovi nekih protista (na primjer, hlamidomonas) se sastoje od proteina; u sastavu stanične membrane mnogih bakterija i arheja nalazi se proteinski sloj (S-sloj), koji je vezan za ćelijski zid kod gram-pozitivnih vrsta, a za vanjsku membranu kod gram-negativnih vrsta. Prokariotske flagele se sastoje od proteina flagelina.

Wikimedia fondacija. 2010 .

Pogledajte koja je "Strukturna funkcija proteina" u drugim rječnicima:

Različiti načini prikazivanja trodimenzionalne strukture proteina koristeći enzim trioza fosfat izomerazu kao primjer. Na lijevoj strani je model "štapa", sa slikom svih atoma i veza između njih; elementi su prikazani u bojama. Strukturni motivi su prikazani u sredini ... Wikipedia

Studije atomske strukture kondenzatora. medija difrakcijom neutrona niske energije na atomskim jezgrama (elastično koherentno raspršenje). U H. s. koriste se neutroni sa de Broglievom talasnom dužinom l >= 0,3 Rasipanje neutronskog talasa ... ... Physical Encyclopedia

Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Proteini (značenja). Proteini (proteini, polipeptidi) su visokomolekularne organske supstance koje se sastoje od alfa aminokiselina povezanih u lanac peptidnom vezom. U živim organizmima ... ... Wikipedia

Visokomolekularna prirodna jedinjenja, koja su strukturna osnova svih živih organizama i igraju odlučujuću ulogu u procesima vitalne aktivnosti. B. uključuju proteine, nukleinske kiseline i polisaharide; mješoviti su također poznati ... ...

Kristali različitih proteina uzgojeni na svemirskoj stanici Mir i tokom NASA-inih šatlova. Visoko pročišćeni proteini na niskoj temperaturi formiraju kristale koji se koriste za dobijanje modela ovog proteina. Proteini (proteini, ... ... Wikipedia

- (faktori transkripcije) proteini koji kontrolišu proces sinteze mRNA na DNK šablonu (transkripcija) vezivanjem za specifične DNK regione. Transkripcijski faktori obavljaju svoju funkciju ili samostalno ili u kombinaciji ... ... Wikipedia

Transkripcijski faktori (transkripcijski faktori) su proteini koji kontroliraju prijenos informacija sa molekula DNK na strukturu mRNA (transkripcija) vezivanjem za specifične regije DNK. Transkripcijski faktori obavljaju svoju funkciju ... ... Wikipedia

Posebno kvalitativno stanje svijeta je možda neophodan korak u razvoju Univerzuma. Prirodno naučni pristup suštini života fokusiran je na problem njegovog nastanka, njegovih materijalnih nosilaca, na razliku između živih i neživih bića, na evoluciju ... ... Philosophical Encyclopedia

Uzajamno privlačenje atoma, što dovodi do stvaranja molekula i kristala. Uobičajeno je reći da se u molekulu ili u kristalu između susjednih atoma nalazi ch. Valencija atoma (o kojoj se detaljnije govori u nastavku) označava broj veza ... Velika sovjetska enciklopedija

Proteini i njihove funkcije.

Proučavat ćemo glavne tvari koje čine naše organizme. Jedan od najvažnijih su proteini.

Vjeverice(proteini, polipeptidi) - ugljične supstance, koje se sastoje od lančano povezanih amino kiseline. Oni su suštinski dio svih ćelija.

Amino kiseline- jedinjenja ugljika, čije molekule istovremeno sadrže karboksilnu (-COOH) i aminsku (NH2) grupu.

Jedinjenje koje se sastoji od velikog broja aminokiselina naziva se - polipeptid. Svaki protein u svojoj hemijskoj strukturi je polipeptid. Neki proteini se sastoje od nekoliko polipeptidnih lanaca. Većina proteina sadrži u prosjeku 300-500 aminokiselinskih ostataka. Poznato je nekoliko vrlo kratkih prirodnih proteina, dužine 3-8 aminokiselina, i vrlo dugih biopolimera, dužine više od 1500 aminokiselina.

Svojstva proteina određuju njihov sastav aminokiselina, u strogo utvrđenom nizu, a sastav aminokiselina, zauzvrat, određen je genetskim kodom. Prilikom stvaranja proteina koristi se 20 standardnih aminokiselina.

Struktura proteina.

Postoji nekoliko nivoa:

- Primarna struktura - određena redoslijedom alternacije aminokiselina u polipeptidnom lancu.

Dvadeset različitih aminokiselina može se uporediti sa 20 slova hemijske abecede, koja čine "reči" duge 300-500 slova. Sa 20 slova možete napisati neograničen broj tako dugih riječi. Ako uzmemo u obzir da zamjena ili preuređenje barem jednog slova u riječi daje novo značenje, tada će broj kombinacija u riječi dugoj 500 slova biti 20500.

Poznato je da zamjena čak i jedne aminokiselinske jedinice drugom u proteinskom molekulu mijenja njegova svojstva. Svaka ćelija sadrži nekoliko hiljada različitih vrsta proteinskih molekula, a svaku od njih karakteriše strogo definisana sekvenca aminokiselina. Redoslijed izmjenjivanja aminokiselina u datom proteinskom molekulu određuje njegova posebna fizičko-hemijska i biološka svojstva. Istraživači su u stanju da dešifruju slijed aminokiselina u dugim proteinskim molekulima i sintetiziraju takve molekule.

- sekundarna struktura- proteinske molekule u obliku spirale, sa jednakim razmacima između zavoja.

Vodikove veze nastaju između N-H i C=O grupa koje se nalaze na susjednim zavojima. Ponavljaju se mnogo puta, pričvrstite redovne zavoje spirale.

- Tercijarna struktura- formiranje spiralne zavojnice.

Ovaj splet je formiran pravilnim preplitanjem delova proteinskog lanca. Pozitivno i negativno nabijene grupe aminokiselina privlače i spajaju čak i široko razmaknute dijelove proteinskog lanca. Drugi dijelovi proteinske molekule, koji nose, na primjer, "vodoodbojne" (hidrofobne) radikale, također se približavaju jedni drugima.

Svaki tip proteina karakterizira vlastiti oblik lopte sa zavojima i petljama. Tercijarna struktura zavisi od primarne strukture, odnosno od reda aminokiselina u lancu.
- Kvartarna struktura- montažni protein, koji se sastoji od nekoliko lanaca koji se razlikuju po primarnoj strukturi.
Kombinirajući se zajedno, oni stvaraju složeni protein koji ima ne samo tercijarnu, već i kvaternarnu strukturu.

denaturacija proteina.

Pod uticajem jonizujućeg zračenja, visoke temperature, jakog mešanja, ekstremnih pH vrednosti (koncentracija vodonikovih jona), kao i niza organskih rastvarača poput alkohola ili acetona, proteini menjaju svoje prirodno stanje. Povreda prirodne strukture proteina se naziva denaturacija. Velika većina proteina gubi svoju biološku aktivnost, iako se njihova primarna struktura ne mijenja nakon denaturacije. Činjenica je da se u procesu denaturacije narušavaju sekundarne, tercijarne i kvartarne strukture, zbog slabih interakcija između aminokiselinskih ostataka, a kovalentne peptidne veze (sa spajanjem elektrona) ne pucaju. Nepovratna denaturacija se može uočiti kada se tečni i prozirni proteini pilećeg jajeta zagrijavaju: postaju gusti i neprozirni. Denaturacija takođe može biti reverzibilna. Nakon eliminacije denaturirajućeg faktora, mnogi proteini se mogu vratiti u svoj prirodni oblik, tj. renature.

Sposobnost proteina da reverzibilno mijenjaju prostornu strukturu kao odgovor na djelovanje fizičkih ili kemijskih faktora leži u osnovi razdražljivosti, najvažnijeg svojstva svih živih bića.

Funkcije proteina.

katalitički.

U svakoj živoj ćeliji neprekidno se odvijaju stotine biohemijskih reakcija. U toku ovih reakcija dolazi do cijepanja i oksidacije hranjivih tvari koje dolaze izvana. Energiju hranjivih tvari dobivenih oksidacijom i produkte njihovog razgradnje stanica koristi za sintetiziranje raznih organskih spojeva koji su joj potrebni. Brz nastanak ovakvih reakcija osiguravaju biološki katalizatori, odnosno akceleratori reakcija - enzimi. Poznato je više od hiljadu različitih enzima. Svi su bijeli.
Enzimski proteini - ubrzavaju reakcije u tijelu. Enzimi su uključeni u razgradnju složenih molekula (katabolizam) i njihovu sintezu (anabolizam), kao i u stvaranje i popravku sinteze DNK i RNK šablona.

Strukturno.

Strukturni proteini citoskeleta, kao neka vrsta armature, daju oblik ćelijama i mnogim organelama i učestvuju u promeni oblika ćelija. Kolagen i elastin su glavne komponente međustanične supstance vezivnog tkiva (na primjer, hrskavice), a kosa, nokti, ptičje perje i neke školjke sastoje se od drugog strukturnog proteina, keratina.

Zaštitni.

1. Fizička zaštita.(primjer: kolagen je protein koji čini osnovu međustanične supstance vezivnog tkiva)

1. Hemijska zaštita. Vezivanje toksina na proteinske molekule osigurava njihovu detoksikaciju. (primjer: enzimi jetre koji razgrađuju otrove ili ih pretvaraju u rastvorljiv oblik, što doprinosi njihovom brzom uklanjanju iz organizma)

1. Imunološka zaštita. Kada bakterije ili virusi uđu u krv životinja i ljudi, tijelo reagira tako što proizvodi posebne zaštitne proteine ​​- antitijela. Ovi proteini se vezuju za proteine ​​patogena koji su strani organizmu, što potiskuje njihovu vitalnu aktivnost. Za svaki strani protein tijelo proizvodi posebne "anti-proteine" - antitijela.

Regulatorno.

Hormoni se prenose krvlju. Većina životinjskih hormona su proteini ili peptidi. Vezanje hormona za receptor je signal koji pokreće odgovor u ćeliji. Hormoni reguliraju koncentraciju tvari u krvi i stanicama, rast, reprodukciju i druge procese. Primjer takvih proteina je insulin koji reguliše koncentraciju glukoze u krvi.

Ćelije međusobno komuniciraju pomoću signalnih proteina koji se prenose kroz međućelijsku supstancu. Takvi proteini uključuju, na primjer, citokine i faktore rasta.

Citokini- male informacijske molekule peptida. Oni regulišu interakcije između ćelija, određuju njihov opstanak, stimulišu ili potiskuju rast, diferencijaciju, funkcionalnu aktivnost i programiranu smrt ćelije, obezbeđuju koordinaciju delovanja imunog, endokrinog i nervnog sistema.

Transport.

Samo proteini prenose supstance u krv, npr. lipoproteini(transfer masti) hemoglobin(transport kiseonika), transferin(transport gvožđa) ili preko membrana - Na +, K + -ATPaza(suprotan transmembranski transport jona natrijuma i kalija), Ca2+-ATPaza(ispumpavanje jona kalcijuma iz ćelije).

Receptor.

Proteinski receptori mogu biti locirani u citoplazmi ili integrirani u ćelijsku membranu. Jedan dio receptorske molekule prima signal, najčešće hemijsku supstancu, au nekim slučajevima i svjetlo, mehaničko djelovanje (npr. istezanje) i druge podražaje.

Izgradnja.

Životinje su u procesu evolucije izgubile sposobnost da sintetiziraju deset posebno složenih aminokiselina, koje se nazivaju esencijalnim. Dobijaju ih gotove sa biljnom i životinjskom hranom. Takve aminokiseline nalaze se u proteinima mliječnih proizvoda (mlijeko, sir, svježi sir), u jajima, ribi, mesu, kao i u soji, pasulju i nekim drugim biljkama. U probavnom traktu, proteini se razgrađuju na aminokiseline, koje se apsorbiraju u krvotok i ulaze u stanice. U ćelijama se od gotovih aminokiselina grade sopstveni proteini koji su karakteristični za dati organizam. Proteini su bitna komponenta svih ćelijskih struktura i to je njihova važna graditeljska uloga.

Energija.

Proteini mogu poslužiti kao izvor energije za ćeliju. Uz nedostatak ugljikohidrata ili masti, molekule aminokiselina se oksidiraju. Energija koja se oslobađa u ovom procesu koristi se za podršku vitalnim procesima u tijelu. Kod dugotrajnog gladovanja koriste se proteini mišića, limfnih organa, epitelnog tkiva i jetre.

Motor (motor).

Cijela klasa motornih proteina osigurava pokrete tijela, na primjer, kontrakciju mišića, uključujući pomicanje miozinskih mostova u mišićima, kretanje ćelija unutar tijela (na primjer, ameboidno kretanje leukocita).

Zapravo, ovo je vrlo kratak opis funkcija proteina, koji samo može jasno pokazati njihove funkcije i značaj u tijelu.

Mali video za razumevanje proteina: