Proteiner: struktur och funktion av proteiner

Proteiner är organiska ämnen. Dessa makromolekylära föreningar kännetecknas av en specifik komposition och genom hydrolys sönder till aminosyror. Proteinmolekyler kan vara av olika former, många av dem bestå av flera polypeptidkedjor. Information om strukturen av det protein som kodas i DNA, och proteinmolekyler syntesprocessen som kallas översättning.

Den kemiska sammansättningen av proteiner

Genomsnittlig protein innehåller:

• 52% kol;
• 7% väte;
• 12% kväve;
• 21% syre;
• 3% svavel.

Proteinmolekyler - är polymerer. För att förstå strukturen, måste du veta vad som utgör deras monomerer - aminosyror.

aminosyror

De kan delas in i två kategorier: ständigt förekommande och ibland stött på. Den förra ger 18-protein monomerer amid och 2: asparaginsyra och glutaminsyra. Ibland finns det bara tre syror.

Dessa syror kan klassificeras på olika sätt: arten av sidokedjorna eller debiteras dem radikaler, även de kan delas med antalet grupper, CN och COOH.

Den primära strukturen av proteinet

Ordningen av aminosyror i proteinkedjan bestämmer dess efterföljande nivåer i organisationen, egenskaper och funktioner. Huvud formen av kommunikation mellan monomererna är en peptid. Den bildas genom avlägsnande av ett väte från en aminoksloty och OH-gruppen i den andra.

Den första nivån av organisation av proteinmolekylen - en sekvens av aminosyror i det, bara en kedja, som bestämmer strukturen av proteinmolekyler. Den består av ett "skelett" som har en regelbunden struktur. Denna upprepade sekvens -NH-CH-CO-. Vissa sidokedjor av aminosyror presenteras radikaler (R), deras egenskaper bestämma sammansättningen av proteinstrukturen.

Även om samma molekylstruktur av proteiner, kan de skilja sig med endast egenskaper som har en annan sekvens av monomerer i kedjan. Ordningen av aminosyrorna i ett protein bestäms av de gener och protein dikterar vissa biologiska funktioner. Sekvensen av monomerer i molekylerna ansvariga för samma funktion, ofta nära i olika arter. Sådana molekyler - samma eller liknande för att organisera och genomföra olika typer av organismer, samma funktions - homologa proteiner. Struktur, egenskaper och funktioner hos framtida molekyler är lagda i det skede av syntesen av kedjor av aminosyror.

Några vanliga funktioner

Strukturen av proteinet har studerats länge, och deras primära strukturanalys tillät oss att göra några generaliseringar. För ett större antal proteiner som kännetecknas av närvaro av alla tjugo aminosyror, av vilka särskilt stor glycin, alanin, asparaginsyra, glutamin och lite tryptofan, arginin, metionin, histidin. Undantag är endast ett fåtal grupper av proteiner, såsom histoner. De behövs för DNA-förpackningar och innehåller en hel del histidin.

Den andra generalisering: inga gemensamma mönster i aminosyrorna i växlingen mellan globulära proteiner. Men även i det avlägsna biologiska aktiviteten hos polypeptiderna är små fragment av samma molekyler.

sekundär struktur

Den andra nivån av organisation av polypeptidkedjan - är dess läge i rummet, som upprätthålls av vätebindningar. Utsöndrar α-helix och β-faldigt. Kretsdel har en ordnad struktur, är sådana områden kallas amorfa.

Alfa-helix av naturliga proteiner pravozakruchennaya. Sidogrupper av aminosyror i helix vänd alltid utåt och ligger på motsatta sidor om dess axel. Om de är icke-polära, det är deras gruppering på ena sidan av spiralen erhållits båge, som skapar förutsättningar för konvergensen av olika spiral regioner.

Beta-faldig - höggradigt långsträckt helix - tenderar att stanna i proteinmolekylen och är bildade intill och parallellt med icke-parallella p-veckade skikt.

Den tertiära strukturen hos proteinet

Den tredje nivån av organisation av proteinmolekylen - vikning spiraler, veck och amorfa områden i en kompakt struktur. Detta sker till följd av samverkan mellan sidokedjorna i monomererna själva. Sådana länkar är indelade i olika typer:

• vätebindningar bildas mellan polära radikaler;
• Hydrofob - mellan icke-polära R-grupper;
• elektrostatiska attraktionskrafter (joniska obligationer) - mellan grupper, de laddningar som är motsatta;
• disulfidbryggor - mellan cystein- radikaler.

Den senare typen av anslutning (-S = S-) representerar kovalent interaktion. Disulfidbryggor stärker proteinerna, blir deras struktur mer stabil. Men förekomsten av sådana länkar inte nödvändigtvis. Till exempel kan cystein vara mycket lite i polypeptidkedjan eller det radikaler finns i närheten och kan inte skapa en "brygga".

Den fjärde nivån i organisationen

Kvartär struktur bildas, inte alla proteiner. Strukturen av proteinerna på den fjärde nivån bestäms av antalet av polypeptidkedjor (protomerer). De är sammanlänkade av samma anslutningar som den tidigare nivån i organisationen, förutom att disulfidbryggor. Molekylen består av ett antal av protomerer, var och en av dem har sin egen speciella (eller identiska) tertiär struktur.

Alla nivåer i organisationen bestämmer de funktioner som kommer att tjäna för att få protein. Strukturen av proteinet vid den första nivån av organisation är mycket noggrant bestämmer deras senare roll i cellen och organismen som helhet.

Funktionerna hos proteiner

Det är svårt att ens föreställa sig hur viktigt är den roll av proteiner i cellen aktivitet. Framför vi har tittat på deras struktur. Funktionerna hos proteinerna är direkt beroende av den.

Utföra byggnad (strukturell) funktion, de ligga till grund för alla levande cellens cytoplasma. Dessa polymerer är det viktigaste materialet i alla cellmembran, när som ingår i ett komplex med lipider. Detta inkluderar celldelning i avdelningar, som var och en förekommer deras reaktioner. Det faktum att det kräver sina egna villkor, en särskilt viktig roll medel pH för var och en av de komplexa cellulära processer. Proteiner bygga tunna väggar, som delar upp cellen i de så kallade fack. Men fenomenet har kallats uppdelning.

Den katalytiska funktion är att reglera alla cellulära reaktioner. Alla enzymer ursprung är enkla eller komplexa proteiner.

Alla typer av organismer rörelse (muskelarbete, rörelsen i cellprotoplasma, ciliär flimmer i protozoer och t. D.) utförs proteiner. Strukturen hos proteiner tillåter dem att röra sig för att bilda fibrer och ringar. Den transportfunktion är att många ämnen transporteras över cellmembranet specifika bärarproteiner.

Hormonella roll av dessa polymerer är förståeligt på en gång: på strukturen hos ett antal hormoner är proteiner, såsom insulin, oxitocin.

Ersättningsfunktionen bestäms så att proteinerna kan bilda avlagringar. Exempelvis valgumin ägg, mjölk kasein, växt frölagringsproteiner - ett stort antal näringsämnen lagrade däri.

Alla senor, gemensam artikulation, skelett ben, hovar bildade proteiner, vilket leder oss till en annan av deras funktioner - stöd.

Proteinmolekyler är de receptorer som bär den selektiva erkännande av vissa ämnen. I denna roll särskilt känd glykoproteiner och lektiner.

De viktigaste faktorerna för immunitet - antikroppar och komplementsystemet ursprung är proteiner. Till exempel, är processen för blodkoagulering baserad på förändringar i fibrinogen-protein. De inre väggarna i matstrupe och magsäck är fodrade med ett skyddande skikt av mukösa proteiner - Litsinija. Toxiner är också proteiner av ursprunget. hud foundation är skyddad djurkroppen kollagen. Alla dessa funktioner är skyddande proteiner.

Tja, den sista i en rad funktion - regelverk. Det är proteiner som styr genom arbete. Det vill säga, de reglerar transkription och translation.

Oavsett den viktiga roll de proteiner, proteinstruktur var unriddled forskare under lång tid. Och nu är de öppna nya sätt att använda denna kunskap.