Oparin-Haldane teorisine göre, gezegenimizdeki yaşam koaservat bir damlacıktan kaynaklandı. Aynı zamanda bir protein molekülüydü. Yani, sonuç, bugün var olan tüm yaşamın temeli olan bu kimyasal bileşiklerin olduğudur. Fakat protein yapıları nelerdir? Bugün vücutta ve insanların yaşamlarında nasıl bir rol oynuyorlar? Ne tür proteinler var? Hadi anlamaya çalışalım.
Proteinler: genel bir kavram
Kimyasal yapı açısından, söz konusu maddenin molekülü, peptit bağlarıyla birbirine bağlanan bir amino asit dizisidir.
Her amino asidin iki fonksiyonel grubu vardır:
- karboksilik -COOH;
- amino grubu -NH2.
Farklı moleküllerde aralarında bir bağ oluşur. Böylece peptit bağı -CO-NH şeklindedir. Bir protein molekülü bu tür yüzlerce veya binlerce grup içerebilir, bu spesifik maddeye bağlı olacaktır. Protein türleri çok çeşitlidir. Bunlar arasında vücut için esansiyel amino asitler içerenler vardır, bu da yiyeceklerle birlikte alınması gerektiği anlamına gelir. Hücre zarında önemli işlevleri yerine getiren çeşitler vardır veonun sitoplazması. Biyolojik katalizörler de izole edilir - aynı zamanda protein molekülleri olan enzimler. İnsan yaşamında yaygın olarak kullanılırlar ve yalnızca canlıların biyokimyasal süreçlerine katılmazlar.
İncelenen bileşiklerin moleküler ağırlığı birkaç on ila milyonlarca arasında değişebilir. Sonuçta, büyük bir polipeptit zincirindeki monomer birimlerinin sayısı sınırsızdır ve belirli bir maddenin tipine bağlıdır. Çiğ tavuk yumurtasını incelerken doğal yapısındaki saf haliyle protein görülebilir. İçinde sarının bulunduğu açık sarı, şeffaf, yoğun kolloidal kütle - bu istenen maddedir. Aynısı az yağlı süzme peynir için de söylenebilir, Bu ürün aynı zamanda doğal haliyle neredeyse saf proteindir.
Ancak, incelenen tüm bileşikler aynı uzamsal yapıya sahip değildir. Toplamda, molekülün dört organizasyonu ayırt edilir. Protein yapılarının türleri, özelliklerini belirler ve yapının karmaşıklığını gösterir. Ayrıca, uzaysal olarak dolanık moleküllerin insanlarda ve hayvanlarda kapsamlı bir şekilde işlendiği de bilinmektedir.
Protein yapı türleri
Toplamda dört tane var. Her birinin ne olduğunu düşünün.
- Birincil. Peptit bağları ile bağlanan amino asitlerin olağan lineer dizisini temsil eder. Uzaysal bükülmeler, spiralleşme yok. Polipeptitte yer alan bağlantıların sayısı birkaç bine ulaşabilir. içeren protein türleribenzer yapı - glisilalanin, insülin, histonlar, elastin ve diğerleri.
- İkincil. Spiral şeklinde bükülmüş ve oluşturulmuş dönüşlerle birbirine doğru yönlendirilmiş iki polipeptit zincirinden oluşur. Bu durumda, aralarında hidrojen bağları oluşur ve onları bir arada tutar. Böylece tek bir protein molekülü oluşur. Bu tip protein türleri şu şekildedir: lizozim, pepsin ve diğerleri.
- Üçüncül konformasyon. Yoğun bir şekilde paketlenmiş ve kompakt bir şekilde sarılmış ikincil bir yapıdır. Burada, hidrojen bağlarına ek olarak başka etkileşim türleri de ortaya çıkar - bu, van der Waals etkileşimi ve elektrostatik çekim kuvvetleri, hidrofilik-hidrofobik temastır. Yapı örnekleri albümin, fibroin, ipek proteini ve diğerleridir.
- Kuvaterner. Bir spiral halinde bükülmüş birkaç polipeptit zinciri olan en karmaşık yapı, bir topun içine yuvarlandı ve hep birlikte bir küre içinde birleşti. İnsülin, ferritin, hemoglobin, kolajen gibi örnekler tam da böyle bir protein yapısını göstermektedir.
Moleküllerin verilen tüm yapılarını kimyasal açıdan ayrıntılı olarak ele alırsak, analiz uzun zaman alacaktır. Aslında, konfigürasyon ne kadar yüksekse, yapısı o kadar karmaşık ve karmaşıksa, molekülde o kadar çok etkileşim türü gözlemlenir.
Protein moleküllerinin denatürasyonu
Polipep titlerin en önemli kimyasal özelliklerinden biri, belirli koşulların veya kimyasal ajanların etkisi altında parçalanma yetenekleridir. Böyle,örneğin, çeşitli protein denatürasyonu türleri yaygındır. Bu süreç nedir? Proteinin doğal yapısının yok edilmesinden oluşur. Yani, başlangıçta molekül üçüncül bir yapıya sahipse, özel ajanların etkisinden sonra çökecektir. Bununla birlikte, amino asit kalıntılarının dizisi molekülde değişmeden kalır. Denatüre proteinler fiziksel ve kimyasal özelliklerini hızla kaybederler.
Hangi reaktifler konformasyon yok etme sürecine yol açabilir? Birkaç tane var.
- Sıcaklık. Isıtıldığında, molekülün dördüncül, üçüncül, ikincil yapısında kademeli bir yıkım olur. Görsel olarak, bu, örneğin sıradan bir tavuk yumurtasını kızartırken gözlemlenebilir. Ortaya çıkan "protein", ham üründe bulunan albümin polipeptidinin birincil yapısıdır.
- Radyasyon.
- Güçlü kimyasal maddelerle etki: asitler, alkaliler, ağır metal tuzları, çözücüler (örneğin, alkoller, eterler, benzen ve diğerleri).
Bu işleme bazen moleküler erime de denir. Protein denatürasyonunun türleri, etkisi altında meydana gelen ajana bağlıdır. Ayrıca, bazı durumlarda, ters işlem gerçekleşir. Bu renatürasyon. Tüm proteinler yapılarını eski haline getiremez, ancak önemli bir kısmı bunu yapabilir. Böylece, Avustralya ve Amerika'dan kimyagerler, bazı reaktifler ve bir santrifüj yöntemi kullanarak haşlanmış bir tavuk yumurtasının renatürasyonunu gerçekleştirdiler.
Bu işlem canlı organizmalar için polipeptid sentezinde önemlidir.hücrelerde ribozom ve rRNA zincirleri.
Bir protein molekülünün hidrolizi
Denatürasyonun yanı sıra, proteinler başka bir kimyasal özellik ile karakterize edilir - hidroliz. Bu aynı zamanda doğal konformasyonun da yok edilmesidir, ancak birincil yapıya değil, tamamen bireysel amino asitlere. Sindirimin önemli bir kısmı protein hidrolizidir. Polipep titlerin hidroliz türleri aşağıdaki gibidir.
- Kimyasal. Asitlerin veya alkalilerin etkisine dayanır.
- Biyolojik veya enzimatik.
Ancak, sürecin özü değişmeden kalır ve ne tür protein hidrolizinin gerçekleştiğine bağlı değildir. Sonuç olarak, tüm hücrelere, organlara ve dokulara taşınan amino asitler oluşur. Daha sonraki dönüşümleri, belirli bir organizma için zaten gerekli olan yeni polipep titlerin sentezinin katılımından oluşur.
Endüstride, protein moleküllerinin hidroliz süreci sadece doğru amino asitleri elde etmek için kullanılır.
Vücuttaki proteinlerin işlevleri
Farklı türde proteinler, karbonhidratlar, yağlar herhangi bir hücrenin normal işleyişi için hayati bileşenlerdir. Ve bu bir bütün olarak tüm organizma anlamına gelir. Bu nedenle, rolleri büyük ölçüde canlılar içinde yüksek derecede önem ve her yerde bulunmalarından kaynaklanmaktadır. Polipeptit moleküllerinin birkaç ana işlevi ayırt edilebilir.
- Katalitik. Protein yapısına sahip enzimler tarafından gerçekleştirilir. Onlar hakkında daha sonra konuşacağız.
- Yapısal. Protein çeşitleri ve özelliklerivücuttaki fonksiyonlar öncelikle hücrenin yapısını, şeklini etkiler. Ayrıca bu rolü oynayan polipep titler saç, tırnak, yumuşakça kabukları ve kuş tüylerini oluşturur. Onlar da hücrenin gövdesinde belli bir armatürdür. Kıkırdak da bu tür proteinlerden oluşur. Örnekler: tubulin, keratin, aktin ve diğerleri.
- Düzenleyici. Bu işlev, polipep titlerin transkripsiyon, translasyon, hücre döngüsü, ekleme, mRNA okuma ve diğerleri gibi süreçlere katılımında kendini gösterir. Hepsinde trafik kontrolörü olarak önemli bir rol oynarlar.
- Sinyal. Bu işlev, hücre zarında bulunan proteinler tarafından gerçekleştirilir. Bir birimden diğerine farklı sinyaller iletirler ve bu da dokular arasında iletişime yol açar. Örnekler: sitokinler, insülin, büyüme faktörleri ve diğerleri.
- Taşıma. Bazı protein türleri ve gerçekleştirdikleri işlevler hayati önem taşır. Bu, örneğin, hemoglobin proteini ile olur. Oksijeni kanda hücreden hücreye taşır. Bir insan için yeri doldurulamaz.
- Yedek veya yedek. Bu tür polipep titler, ek besin ve enerji kaynağı olarak bitkilerde ve hayvan yumurtalarında birikir. Bir örnek globulinlerdir.
- Motif. Özellikle en basit organizmalar ve bakteriler için çok önemli bir işlev. Sonuçta, sadece flagella veya kirpiklerin yardımıyla hareket edebiliyorlar. Ve bu organeller, doğası gereği proteinden başka bir şey değildir. Bu tür polipep titlerin örnekleri aşağıdaki gibidir: miyozin, aktin, kinesin ve diğerleri.
Proteinlerin insan vücudundaki işlevleri ve diğercanlılar çok sayıda ve önemlidir. Bu, düşündüğümüz bileşikler olmadan gezegenimizdeki yaşamın imkansız olduğunu bir kez daha doğruluyor.
Proteinlerin koruyucu işlevi
Polipep titler çeşitli etkilere karşı koruma sağlayabilir: kimyasal, fiziksel, biyolojik. Örneğin, vücut bir virüs veya yabancı bir yapıya sahip bakteri şeklinde tehlikedeyse, immünoglobulinler (antikorlar) onlarla savaşa girerek koruyucu bir rol oynar.
Fiziksel etkilerden bahsedersek, burada kanın pıhtılaşmasında rol oynayan fibrin ve fibrinojen büyük rol oynar.
Gıda proteinleri
Diyet protein türleri aşağıdaki gibidir:
- tamamlandı - vücut için gerekli tüm amino asitleri içerenler;
- eksik - eksik bir amino asit bileşimi bulunanlar.
Ancak ikisi de insan vücudu için önemlidir. Özellikle ilk grup. Her insan, özellikle yoğun gelişim (çocukluk ve ergenlik) ve ergenlik dönemlerinde, kendi içinde sabit bir protein seviyesi sağlamalıdır. Ne de olsa, bu şaşırtıcı moleküllerin gerçekleştirdiği işlevleri zaten düşündük ve pratik olarak tek bir işlemin, içimizdeki tek bir biyokimyasal reaksiyonun polipeptidlerin katılımı olmadan yapamayacağını biliyoruz.
Bu yüzden aşağıdaki ürünlerde bulunan günlük protein alımını her gün tüketmeniz gerekir:
- yumurta;
- süt;
- süzme peynir;
- et ve balık;
- fasulye;
- soy;
- fasulye;
- fıstık;
- buğday;
- yulaf;
- mercimek ve diğerleri.
Günde kilo başına 0,6 g polipeptit tüketirseniz, kişi bu bileşiklerden asla yoksun kalmaz. Vücut uzun süre gerekli proteinleri almazsa, amino asit açlığı adı verilen bir hastalık ortaya çıkar. Bu, ciddi metabolik bozukluklara ve bunun sonucunda başka birçok rahatsızlığa yol açar.
Kafesteki proteinler
Tüm canlıların en küçük yapısal biriminin -hücrelerin- içinde proteinler de vardır. Ayrıca, yukarıdaki işlevlerin neredeyse tamamını orada gerçekleştirirler. Her şeyden önce, mikrotübüllerden, mikrofilamentlerden oluşan hücrenin hücre iskeleti oluşur. Organeller arasında taşımanın yanı sıra şekli korumaya da hizmet eder. Çeşitli iyonlar ve bileşikler, kanallar veya raylar gibi protein molekülleri boyunca hareket eder.
Zar içine daldırılan ve yüzeyinde bulunan proteinlerin rolü de önemlidir. Burada hem alıcı hem de sinyal işlevlerini yerine getirirler, zarın kendisinin yapımında yer alırlar. Nöbet tutarlar, yani koruyucu bir rol oynarlar. Hücredeki ne tür proteinler bu gruba atfedilebilir? Pek çok örnek var, işte birkaçı.
- Aktin ve miyozin.
- Elastin.
- Keratin.
- Kolajen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- İnsülin.
- Transkobalamin.
- Transferrin.
- Albümin.
Birkaç yüz tane varher hücrenin içinde sürekli hareket eden çeşitli protein türleri.
Vücuttaki protein türleri
Elbette çok çeşitliler. Mevcut tüm proteinleri bir şekilde gruplara ayırmaya çalışırsanız, bu sınıflandırma gibi bir şey elde edebilirsiniz.
- Globüler proteinler. Bunlar, üçüncül bir yapı, yani yoğun bir şekilde paketlenmiş bir küre ile temsil edilenlerdir. Bu tür yapıların örnekleri şunlardır: immünoglobulinler, önemli oranda enzimler, birçok hormon.
- Fibriller proteinler. Doğru uzamsal simetriye sahip kesinlikle sıralı dişlerdir. Bu grup, birincil ve ikincil yapıya sahip proteinleri içerir. Örneğin, keratin, kollajen, tropomiyosin, fibrinojen.
Genel olarak, vücuttaki proteinleri sınıflandırmak için birçok özellik temel alınabilir. Henüz kimse yok.
Enzimler
Devam eden tüm biyokimyasal süreçleri önemli ölçüde hızlandıran, protein yapısındaki biyolojik katalizörler. Bu bileşikler olmadan normal metabolizma basitçe imkansızdır. Tüm sentez ve bozunma süreçleri, moleküllerin montajı ve replikasyonları, translasyon ve transkripsiyon ve diğerleri, belirli bir enzim tipinin etkisi altında gerçekleştirilir. Bu moleküllerin örnekleri:
- oksidoredüktaz;
- transferazlar;
- katalaz;
- hidrolazlar;
- izomeraz;
- lyases ve diğerleri.
Günümüzde enzimler günlük hayatta kullanılmaktadır. Yani yıkama üretimindeTozlar genellikle sözde enzimleri kullanır - bunlar biyolojik katalizörlerdir. Belirtilen sıcaklık rejimini gözlemlerken yıkama kalitesini artırırlar. Kir parçacıklarına kolayca bağlanır ve bunları kumaşların yüzeyinden çıkarır.
Ancak, protein yapıları nedeniyle enzimler çok sıcak suya veya alkali veya asidik ilaçlara yakınlığa tolerans göstermezler. Nitekim bu durumda denatürasyon işlemi gerçekleşecektir.
