Đơn giản và phức tạp protein. Cơ cấu, chức năng, tính chất, đặc điểm, ví dụ các protein phức tạp

Một trong những định nghĩa của cuộc sống là như sau: "Cuộc sống là phương thức tồn tại của các nhóm protein." Trên hành tinh của chúng ta, không có ngoại lệ vật chứa vật liệu hữu cơ như vậy, chẳng hạn như protein. Bài viết này sẽ mô tả các protein đơn giản và phức tạp xác định sự khác biệt về cấu trúc phân tử, và thảo luận về chức năng của chúng trong tế bào.

protein là gì

Từ quan điểm của hóa sinh - polyme hữu một trọng lượng phân tử cao, monome đó là 20 loại khác nhau của các axit amin. Chúng được nối với nhau bởi liên kết hóa trị hóa chất, peptide hay còn gọi. Kể từ monome protein là hợp chất lưỡng tính, chúng chứa cả nhóm amin và một nhóm chức năng cacboxyl. liên kết hóa học CO-NH giữa chúng xảy ra.

Nếu polypeptide gồm amino acid liên kết, nó tạo thành một loại protein đơn giản. Các phân tử của polyme, bao gồm thêm các ion kim loại, vitamin, nucleotide, carbohydrate - là các protein phức tạp. Tiếp theo, chúng ta xem xét cấu trúc không gian của polypeptide.

Cấp độ tổ chức của các phân tử protein

Họ được thể hiện trong bốn cấu hình khác nhau. Cấu trúc đầu tiên - tuyến tính, nó là đơn giản nhất và có dạng của một chuỗi polypeptide trong xoắn ốc của nó sự hình thành liên kết hydro bổ sung. Họ ổn định xoắn, được gọi là một cấu trúc thứ cấp. các trường đại học có các protein đơn giản và phức tạp, phần lớn các tế bào thực vật và động vật. Cấu hình sau - bậc bốn nảy sinh trong sự tương tác của một vài phân tử của cấu trúc bản địa, đoàn kết coenzyme, cụ thể là các protein như vậy có cấu trúc phức tạp, hoạt động trong các chức năng cơ thể khác nhau.

Một loạt các protein đơn giản

Nhóm này không phải là nhiều polypeptide. phân tử của họ chỉ gồm dư lượng axit amin. Để bao gồm protein, chẳng hạn như histone và globulin. Là người đầu tiên đại diện trong cấu trúc cốt lõi, và được kết hợp với các phân tử DNA. Nhóm thứ hai - globulin - là thành phần chính của huyết tương. một protein ví dụ như gamma globulin, thực hiện các chức năng của bảo vệ miễn dịch và là một kháng thể. Các hợp chất này có thể tạo ra các phức, có chứa carbohydrate phức tạp và protein. protein đơn giản sợi nhỏ như vậy như collagen và elastin, là một phần của liên kết mô, sụn, gân, da. Chức năng chính của họ - xây dựng và hỗ trợ.

protein tubulin là thành viên của các vi ống, mà là những thành phần của lông mao và roi sinh vật đơn bào như ciliates, Euglena, trùng roi ký sinh. protein này cũng là thành viên của các sinh vật đa bào (roi tinh trùng, lông mao trứng, biểu mô mao của ruột non).

albumin protein đóng vai trò dự trữ một chức năng (ví dụ, một protein của trứng gà). Trong nội nhũ của hạt ngũ cốc - lúa mạch đen, gạo, lúa mì - phân tử protein tích lũy. Họ được gọi là thể vùi tế bào. Những chất này được sử dụng trong phôi hạt giống vào đầu của sự phát triển của nó. Bên cạnh đó, hàm lượng protein cao của mọt lúa mì là một chỉ số rất quan trọng của chất lượng bột. Bánh mì nướng từ bột gluten giàu có chất lượng hương vị cao và hữu ích hơn. Gluten chứa cái gọi là lúa mì cứng. Các biển sâu cá huyết tương chứa protein mà ngăn chặn cái chết của họ từ cái lạnh. Họ sở hữu các thuộc tính chất chống đông, ngăn chặn cái chết của sinh vật ở nhiệt độ nước thấp. Mặt khác, trong các thành phần của vách tế bào của vi khuẩn ưa nhiệt trong các nguồn năng lượng địa nhiệt chứa protein có khả năng duy trì cấu hình tự nhiên (cấu trúc đại học hoặc bậc bốn) của nó và không làm biến tính ở nhiệt độ dao động từ 50 đến + 90 ° C.

như protein

Đây là những protein phức tạp, được đặc trưng bởi sự đa dạng rất lớn liên quan đến các chức năng khác nhau được thực hiện bởi chúng. Như đã đề cập trước đó, nhóm các polypeptide, ngoại trừ phần protein chứa một nhóm giả. Dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố như nhiệt độ cao, các muối kim loại nặng, tập trung protein phức tạp kiềm và axit có thể làm thay đổi hình dạng không gian của nó, đơn giản hóa nó. Hiện tượng này được gọi là sự biến tính. Cấu trúc của protein phức tạp được phá vỡ liên kết hydro bị phá vỡ, và các phân tử mất tính chất và chức năng của họ. Như một quy luật, sự biến tính là không thể đảo ngược. Nhưng một số các polypeptide hoạt động như một chất xúc tác, lái xe và tín hiệu chức năng, nó có thể renaturation - khôi phục lại cấu trúc tự nhiên của proteids.

Nếu hành động là một yếu tố gây bất ổn xảy ra trong một thời gian dài, các phân tử protein bị phá hủy hoàn toàn. Điều này dẫn đến vỡ liên kết peptide của cấu trúc chính. Khôi phục protein và chức năng của nó không còn có thể. Hiện tượng này được gọi là sự hủy diệt. Một ví dụ là việc nấu ăn trứng: protein lỏng - albumin, nằm trong cơ cấu đại học là hoàn toàn bị phá hủy.

sinh tổng hợp protein

Một lần nữa, nhớ lại rằng trong các polypeptide của các sinh vật sống bao gồm 20 axit amin, một số trong số đó là không thể thay thế. Đây lysine, methionine, phenylalanine, và vân vân. D. Họ đi vào máu từ ruột non sau khi tách nó sản phẩm protein. Để tổng hợp axit amin thiết yếu (alanin, prolin, serin), nấm và động vật sử dụng các hợp chất chứa nitơ. Thực vật, là tự dưỡng, hình thành một cách độc lập một monome thành phần cần thiết đại diện cho các protein phức tạp. Hỗ trợ tiêu hóa này phản ứng họ nitrat đã qua sử dụng, amoniac, hoặc nitơ-miễn phí. Trong một số loại vi sinh vật mang theo cho mình một bộ hoàn chỉnh các axit amin, trong khi ở những người khác chỉ có một số được tổng hợp monome. Các giai đoạn của sinh tổng hợp protein xảy ra trong các tế bào của tất cả các sinh vật sống. Tại cốt lõi của phiên mã xảy ra, và trong tế bào chất của tế bào - phát sóng.

Bước đầu tiên - sự tổng hợp của mRNA tiền thân xảy ra bởi enzyme RNA polymerase. Ông phá vỡ các liên kết hydro giữa các chuỗi DNA, và một trong số họ theo nguyên tắc bổ sung thu thập tiền mRNA phân tử. Nó được tiếp xúc với slaysingu đó là chín muồi, và sau đó đi ra của hạt nhân ra tế bào chất, tạo thành sứ axit ribonucleic.

Để thực hiện giai đoạn thứ hai đòi hỏi một cụ bào quan - ribosome và thông tin phân tử và chuyển axit ribonucleic. Một điều kiện quan trọng là sự hiện diện của ATP, như các phản ứng trao đổi chất nhựa, mà thuộc về sinh tổng hợp protein xảy ra với sự hấp thụ năng lượng.

Enzyme, cấu trúc và chức năng của chúng

Đây là một nhóm lớn các protein (khoảng 2000), thực hiện vai trò của các chất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa trong các tế bào. Họ có thể được đơn giản (trepsin, pepsin) hoặc phức tạp. protein phức tạp bao gồm các apoenzyme và coenzyme. Độ đặc hiệu của protein liên quan đến các hợp chất mà nó hoạt động, xác định một coenzyme, và hoạt động proteids được quan sát thấy chỉ trong trường hợp các thành phần protein liên kết với apoenzyme. Các hoạt động xúc tác của enzyme là độc lập của phân tử, nhưng chỉ bởi các trung tâm hoạt động. cấu trúc của nó tương ứng với cấu trúc hóa học của các chất xúc tác bởi nguyên tắc "key-lock", do đó hoạt động của enzyme là nghiêm chỉnh cụ thể. Chức năng của protein phức tạp trong việc tham gia vào quá trình trao đổi chất và trong việc sử dụng chúng như chất nhận.

Lớp học của các protein phức tạp

Họ được phát triển bởi nhà sinh hóa học, dựa trên 3 tiêu chí: tính chất lý hóa, tính năng và đặc điểm cấu trúc proteids đặc hiệu. Nhóm thứ nhất bao gồm các polypeptide của khác nhau đặc tính điện hóa. Họ được chia thành cơ bản, trung lập và có tính axit. So với các protein nước có thể thấm nước, amphiphilic và kỵ nước. Nhóm thứ hai của enzyme đã được xem xét trước đó. Nhóm thứ ba bao gồm polypeptide khác nhau ở nhóm giả thành phần hóa học (là chromoproteids, nucleoproteins, metalloproteins).

Hãy xem xét các tính chất của protein phức tạp một cách chi tiết hơn. Vì vậy, ví dụ, protein có tính axit là một phần của ribosome, chứa 120 axit amin và là linh hoạt. Nó nằm trong bào quan protein tổng hợp, cả hai tế bào prokaryote và eukaryote. Một thành viên của nhóm này - S-100 protein, bao gồm hai chuỗi liên kết canxi ion. Ông là thành viên của tế bào thần kinh và thần kinh đệm - hỗ trợ mô của hệ thần kinh. Tài sản chung của tất cả các protein có tính axit - một hàm lượng cao các axit dicarboxylic: glutamic và aspartic. Bởi protein kiềm bao gồm histone - protein tạo nên RNA và DNA axit nucleic. Các tính đặc thù của các thành phần hóa học là số tiền lớn của lysine và arginine. Histones, cùng với các hình thức nhiễm sắc thể chromatin hạt nhân - quan trọng cấu trúc tế bào di truyền. Những protein tham gia vào quá trình phiên mã và dịch. protein amphiphilic đại diện rộng rãi trong màng tế bào, tạo thành một lớp đôi lipoprotein. Do đó, nhóm nghiên cứu các protein phức tạp thảo luận ở trên, chúng tôi đã bị thuyết phục rằng các tính chất lý hóa của họ do cấu trúc của các thành phần protein và nhóm giả.

Một số protein màng tế bào phức tạp có thể nhận ra một loạt các hợp chất hóa học, chẳng hạn như kháng nguyên và phản ứng đối với họ. Đây hiệu proteids chức năng, nó là rất quan trọng đối với quá trình hấp thụ có chọn lọc, các chất từ môi trường bên ngoài, và để bảo vệ nó.

Glycoprotein và proteoglycans

Họ là các protein phức tạp khác nhau giữa một thành phần sinh hóa nhóm giả. Nếu liên kết hóa học giữa các thành phần protein và phần carbohydrate - covalently-glycoside, các chất đó được gọi là glycoprotein. Apoenzyme họ đã trình bày các phân tử của mono- và oligosaccharides, ví dụ về protein như là prothrombin, fibrinogen (protein liên quan đến đông máu). hormone Kortiko- và gonadotropic, interferon, các enzym và màng là glycoprotein. Trong các phân tử protein phần proteoglycan là chỉ có 5%, phần còn lại là một nhóm giả (geteropolitsaharid). Cả hai phần đều nối với nhau bằng một trái phiếu glycosidic của nhóm-threonine và arginine nhóm OH và NH₂-glutamin, và lysine. phân tử proteoglycan đóng một vai trò rất quan trọng trong các tế bào trao đổi chất nước muối. Dưới đây là một bảng các protein phức tạp, chúng tôi nghiên cứu.

metalloproteins

Những vật liệu này chứa như một phần của ion phân tử của một hoặc nhiều kim loại. Hãy xem xét ví dụ về các protein phức tạp thuộc nhóm trên. Đó là trên hết các enzym như cytochrome oxidase. Nó nằm trên cristae của ty lạp thể và kích hoạt tổng hợp ATP. Ferrin và transferrin - như protein có chứa các ion sắt. tiền gửi xứ chúng trong các tế bào, và thứ hai là việc vận chuyển protein máu. Một metalloproteins - alfaamelaza nó có chứa các ion canxi được bao gồm trong các thành phần của nước bọt và dịch tụy, tham gia chia tách tinh bột. Hemoglobin là cách metalloproteins và hromoproteidov. Ông đóng vai trò như một protein vận chuyển mang oxy. Kết quả là một hợp chất của oxyhemoglobin. Hít phải khí carbon monoxide, hoặc carbon monoxide gọi là, các phân tử hemoglobin của nó hình thành hồng cầu hợp chất rất ổn định. Nó nhanh chóng lây lan đến các cơ quan và các mô, gây ngộ độc tế bào. Kết quả là, hít sau khi kéo dài về cái chết của carbon monoxide xảy ra từ ngạt thở. Hemoglobin phần mang và carbon dioxide được hình thành trong quá trình dị hóa. Từ trong dòng máu của carbon dioxide vào phổi và thận, và từ họ - đối với môi trường bên ngoài. Một số động vật giáp xác và động vật thân mềm protein vận chuyển vận chuyển oxy, là lỗ khóa. Thay vì sắt nó có chứa các ion đồng, vì vậy máu động vật không phải là màu đỏ, và xanh da trời.

chức năng diệp lục

Như chúng ta đã đề cập trước đó, các protein phức tạp có thể tạo ra các phức với các chất màu - chất hữu cơ có màu. màu của họ phụ thuộc vào nhóm hromoformnyh có chọn lọc hấp thụ quang phổ nhất định của ánh sáng mặt trời. Trong tế bào thực vật có plastid xanh - lục lạp chứa sắc tố diệp lục. Nó bao gồm các nguyên tử magiê và một rượu polyhydric, phytol. Chúng được kết hợp với các phân tử protein, và bản thân chứa lục lạp màng thylakoid (tấm), hoặc màng liên quan trong ngăn xếp - khía cạnh. Họ là những sắc tố quang hợp - diệp lục - và carotenoid bổ sung. Dưới đây là tất cả các enzym được sử dụng trong các phản ứng quang hợp. Như vậy chromoproteids, trong đó bao gồm chất diệp lục, thực hiện chức năng quan trọng trong trao đổi chất, cụ thể là trong các phản ứng đồng hóa và làm cho khác.

protein của virus

Chúng bao gồm các đại diện của các hình thức phi di động của cuộc sống, bước vào vương quốc của Vir. Virus không có bộ máy protein tổng hợp riêng của họ. axit nucleic, ADN hoặc ARN, có thể gây ra sự tổng hợp của hầu hết các hạt tế bào riêng bị nhiễm virus. virus đơn giản chỉ gồm các phân tử protein, gọn được lắp ráp trong một cấu trúc xoắn hoặc một hình đa diện, chẳng hạn như virus khảm thuốc lá. virus phức tạp có màng thêm tạo thành một phần của màng sinh chất của tế bào vật chủ. Vì nó có thể bao gồm glycoprotein (vi-rút viêm gan B, virus bệnh đậu mùa). Chức năng chính của các glycoprotein - một sự công nhận của các thụ thể cụ thể trên màng tế bào chủ. Các thành phần của màng virus bổ sung và protein bao gồm các enzyme cung cấp sự nhắc lại của DNA hoặc RNA phiên mã. Dựa trên quy định trên, người ta có thể kết luận như sau: virus protein hạt vỏ có một cấu trúc cụ thể, tùy thuộc vào các protein màng của tế bào vật chủ.

Trong bài viết này, chúng tôi đã được đưa ra các đặc điểm của protein phức tạp, nghiên cứu cấu trúc và chức năng của chúng trong các tế bào của các sinh vật khác nhau.