Protein (polipeptida, protein) ialah bahan makromolekul, yang termasuk asid alfa-amino yang disambungkan oleh ikatan peptida. Komposisi protein dalam organisma hidup ditentukan oleh kod genetik. Sebagai peraturan, sintesis menggunakan set 20 asid amino standard.
Klasifikasi protein
Pengasingan protein dijalankan mengikut kriteria yang berbeza:
- Bentuk molekul.
- Komposisi.
- Fungsi.
Mengikut kriteria terakhir, protein dikelaskan:
- Mengenai struktur.
- Berkhasiat dan ganti.
- Pengangkutan.
- Kontraktor.
Protein struktur
Ini termasuk elastin, kolagen, keratin, fibroin. Polipeptida struktur terlibat dalam pembentukan membran sel. Mereka boleh membuat saluran atau melaksanakan fungsi lain di dalamnya.
Protein simpanan berkhasiat
Polipeptida nutrien ialah kasein. Disebabkan itu, organisma yang semakin meningkat disediakan dengan kalsium, fosforus danasid amino.
Protein simpanan ialah benih tumbuhan yang ditanam, putih telur. Mereka dimakan semasa peringkat perkembangan embrio. Dalam tubuh manusia, seperti dalam haiwan, protein tidak disimpan dalam simpanan. Mereka mesti diperolehi secara tetap dengan makanan, jika tidak, perkembangan distrofi berkemungkinan besar.
Polipeptida pengangkutan
Hemoglobin ialah contoh klasik protein tersebut. Polipeptida lain yang terlibat dalam pergerakan hormon, lipid dan bahan lain juga terdapat dalam darah.
Membran sel mengandungi protein yang mempunyai keupayaan untuk mengangkut ion, asid amino, glukosa dan sebatian lain merentasi membran sel.
Protein kontraktil
Fungsi polipeptida ini berkaitan dengan kerja gentian otot. Di samping itu, mereka menyediakan pergerakan silia dan flagella dalam protozoa. Protein kontraktil menjalankan fungsi mengangkut organel dalam sel. Disebabkan kehadirannya, perubahan dalam bentuk selular dipastikan.
Contoh protein kontraktil ialah miosin dan aktin. Perlu dikatakan bahawa polipeptida ini terdapat bukan sahaja dalam sel-sel serat otot. Protein kontraktil melaksanakan tugasnya dalam hampir semua tisu haiwan.
Ciri
Polipeptida individu, tropomyosin, terdapat dalam sel. Protein otot kontraktil myosin ialah polimernya. Ia membentuk kompleks dengan aktin.
Protein otot yang mengecut tidak larut dalam air.
Kadar sintesis polipeptida
Ia dikawal oleh tiroid danhormon steroid. Menembusi ke dalam sel, mereka mengikat kepada reseptor tertentu. Kompleks yang terbentuk menembusi ke dalam nukleus sel dan mengikat kromatin. Ini meningkatkan kadar sintesis polipeptida pada tahap gen.
Gen aktif menyediakan peningkatan sintesis RNA tertentu. Ia meninggalkan nukleus, pergi ke ribosom dan mengaktifkan sintesis protein struktur atau kontraktil, enzim atau hormon baru. Ini adalah kesan anabolik gen.
Sementara itu, sintesis protein dalam sel adalah proses yang agak perlahan. Ia memerlukan kos tenaga yang tinggi dan bahan plastik. Oleh itu, hormon tidak dapat mengawal metabolisme dengan cepat. Tugas utama mereka ialah mengawal pertumbuhan, pembezaan dan perkembangan sel dalam badan.
Penguncupan otot
Ia adalah contoh utama fungsi penguncupan protein. Dalam perjalanan penyelidikan, didapati bahawa asas pengecutan otot adalah perubahan sifat fizikal polipeptida.
Fungsi kontraktil dilakukan oleh protein actomiosin, yang berinteraksi dengan asid trifosforik adenosin. Sambungan ini disertai dengan penguncupan myofibril. Interaksi sedemikian boleh diperhatikan di luar badan.
Sebagai contoh, jika direndam dalam air (macerated) gentian otot, tanpa keseronokan, terdedah kepada larutan adenosin trifosfat, penguncupan tajamnya akan bermula, sama seperti penguncupan otot yang hidup. Pengalaman ini mempunyai kepentingan praktikal yang besar. Dia membuktikan hakikat itupengecutan otot memerlukan tindak balas kimia protein penguncupan dengan bahan yang kaya dengan tenaga.
Tindakan vitamin E
Di satu pihak, ia adalah antioksidan intrasel yang utama. Vitamin E melindungi lemak dan sebatian mudah teroksida lain daripada pengoksidaan. Pada masa yang sama, ia bertindak sebagai pembawa elektron dan mengambil bahagian dalam tindak balas redoks, yang dikaitkan dengan penyimpanan tenaga yang dibebaskan.
Kekurangan Vitamin E menyebabkan atrofi tisu otot: kandungan protein kontraktil myosin berkurangan secara mendadak, dan ia digantikan oleh kolagen, polipeptida lengai.
Kekhususan myosin
Ia dianggap sebagai salah satu protein kontraktil utama. Ia menyumbang kira-kira 55% daripada jumlah kandungan polipeptida dalam tisu otot.
Filamen (filamen tebal) miofibril diperbuat daripada miosin. Molekul mengandungi bahagian fibrillar yang panjang, yang mempunyai struktur heliks berganda, dan kepala (struktur globular). Myosin mengandungi 6 subunit: 2 rantai berat dan 4 rantai ringan yang terletak di bahagian globular.
Tugas utama kawasan fibrillar ialah keupayaan untuk membentuk berkas filamen miosin atau protofibril tebal.
Di bahagian kepala terdapat tapak aktif ATPase dan pusat pengikat aktin. Ini memastikan hidrolisis ATP dan mengikat filamen aktin.
Pelbagai
Subjenis aktin dan miosin ialah:
- Dynein flagella dan siliaprotozoa.
- Spektrin dalam membran eritrosit.
- Neurostenin membran perisinaptik.
Polipeptida bakteria yang bertanggungjawab untuk pergerakan pelbagai bahan dalam kecerunan kepekatan juga boleh dikaitkan dengan jenis aktin dan miosin. Proses ini juga dipanggil chemotaxis.
Peranan asid trifosforik adenosin
Jika anda meletakkan filamen actomiosin dalam larutan asid, tambah ion kalium dan magnesium, anda boleh melihat bahawa ia dipendekkan. Dalam kes ini, pecahan ATP diperhatikan. Fenomena ini menunjukkan bahawa pecahan asid trifosforik adenosin mempunyai hubungan tertentu dengan perubahan dalam sifat fizikokimia protein kontraktil dan, akibatnya, dengan kerja otot. Fenomena ini pertama kali dikenal pasti oleh Szent-Gyorgyi dan Engelhardt.
Sintesis dan pecahan ATP adalah penting dalam proses menukar tenaga kimia kepada tenaga mekanikal. Semasa pemecahan glikogen, disertai dengan pengeluaran asid laktik, seperti dalam defosforilasi adenosin trifosforik dan asid fosfat kreatin, penyertaan oksigen tidak diperlukan. Ini menerangkan keupayaan otot terpencil untuk berfungsi dalam keadaan anaerobik.
Asid laktik dan produk yang terbentuk semasa pecahan asid fosforik adenosin trifosforik dan kreatin terkumpul dalam gentian otot yang letih apabila bekerja dalam persekitaran anaerobik. Akibatnya, rizab bahan habis, semasa pemisahan yang mana tenaga yang diperlukan dibebaskan. Jika otot yang letih diletakkan dalam persekitaran yang mengandungi oksigen, ia akanmemakannya. Sebahagian daripada asid laktik akan mula teroksida. Akibatnya, air dan karbon dioksida terbentuk. Tenaga yang dibebaskan akan digunakan untuk sintesis semula creatine phosphoric, adenosine triphosphoric acids dan glikogen daripada produk pereputan. Disebabkan ini, otot akan memperoleh semula keupayaan untuk bekerja.
Otot rangka
Sifat individu polipeptida hanya boleh dijelaskan melalui contoh fungsinya, iaitu sumbangannya kepada aktiviti yang kompleks. Di antara beberapa struktur yang mana korelasi telah diwujudkan antara protein dan fungsi organ, otot rangka patut diberi perhatian khusus.
Selnya diaktifkan oleh impuls saraf (isyarat terarah membran). Secara molekul, penguncupan adalah berdasarkan kitaran jambatan silang melalui interaksi berkala antara aktin, myosin, dan Mg-ATP. Protein pengikat kalsium dan ion Ca bertindak sebagai mediator antara efektor dan isyarat saraf.
Pengantaraan mengehadkan kelajuan tindak balas kepada impuls "hidup/mati" dan menghalang pengecutan spontan. Pada masa yang sama, beberapa ayunan (turun naik) gentian otot roda tenaga serangga bersayap dikawal bukan oleh ion atau sebatian molekul rendah yang serupa, tetapi secara langsung oleh protein kontraktil. Disebabkan ini, pengecutan yang sangat cepat mungkin berlaku, yang, selepas pengaktifan, diteruskan dengan sendirinya.
Sifat kristal cecair polipeptida
Apabila memendekkan gentian otottempoh kekisi yang dibentuk oleh protofibril berubah. Apabila kekisi filamen nipis memasuki struktur unsur tebal, simetri tetragon digantikan dengan heksagon. Fenomena ini boleh dianggap sebagai peralihan polimorfik dalam sistem hablur cecair.
Ciri-ciri proses mekanokimia
Mereka bermuara kepada perubahan tenaga kimia kepada tenaga mekanikal. Aktiviti ATP-ase membran sel mitokondria adalah serupa dengan tindakan sistem iosin otot rangka. Ciri biasa juga dinyatakan dalam sifat mekanokimianya: ia dikurangkan di bawah pengaruh ATP.
Oleh itu, protein kontraktil mesti ada dalam membran mitokondria. Dan dia benar-benar ada. Telah ditetapkan bahawa polipeptida kontraktil terlibat dalam mekanokimia mitokondria. Walau bagaimanapun, ternyata fosfatidillinositol (lipid membran) juga memainkan peranan penting dalam proses.
Tambahan
Molekul protein myosin bukan sahaja menyumbang kepada pengecutan pelbagai otot, tetapi juga boleh mengambil bahagian dalam proses intrasel yang lain. Ini, khususnya, adalah mengenai pergerakan organel, perlekatan filamen aktin pada membran, pembentukan dan fungsi sitoskeleton, dll. Hampir selalu, molekul berinteraksi dalam satu cara atau yang lain dengan aktin, yang merupakan penguncupan utama kedua. protein.
Telah terbukti bahawa molekul actomyosin boleh berubah panjang di bawah pengaruh tenaga kimia yang dibebaskan apabila sisa asid fosforik dibelah daripada ATP. Dengan kata lain, proses inimenyebabkan pengecutan otot.
Sistem ATP dengan itu bertindak sebagai sejenis akumulator tenaga kimia. Seperti yang diperlukan, ia bertukar terus menjadi mekanikal melalui actomyosin. Pada masa yang sama, tiada ciri peringkat pertengahan bagi proses interaksi unsur lain - peralihan kepada tenaga haba.
