Protein: cấu trúc và chức năng. tính chất của protein

Như được biết, protein - Căn cứ vào nguồn gốc của sự sống trên hành tinh chúng ta. Theo lý thuyết của Oparín-Haldane đã coacervate thả, bao gồm các phân tử peptide, nó đã trở thành cơ sở nguồn gốc của sinh vật sống. Đây không phải là nghi ngờ vì việc phân tích các cấu trúc bên trong của bất kỳ thành viên của sinh khối cho thấy rằng những chất này có tất cả mọi thứ: thực vật, động vật, vi sinh vật, nấm, virus. Và họ rất đa dạng trong tự nhiên và phân tử.

Tên của bốn cấu trúc, họ là đồng nghĩa:

• protein;
• protein;
• polypeptide;
• peptide.

phân tử protein

số của họ là thực sự khôn lường. Trong trường hợp này, tất cả các phân tử protein có thể được chia thành hai nhóm chính:

• Rất đơn giản - chỉ gồm các chuỗi axit amin tham gia của liên kết peptide;
• phức tạp - Cấu trúc và cấu trúc của một protein được đặc trưng bởi các nhóm protolytic bổ sung (giả), còn gọi là yếu tố then.

Trong trường hợp này, các phân tử phức tạp cũng có phân loại riêng của họ.

peptide phức tạp phân cấp

1. Glycoprotein - có liên quan chặt chẽ các hợp chất protein và carbohydrate. Cấu trúc của phân tử dệt nhóm giả mucopolysaccharides.
2. Lipoprotein - một hợp chất phức tạp của các protein và lipid.
3. Metalloproteins - như một nhóm giả là các ion kim loại (sắt, mangan, đồng, và những người khác).
4. Nucleoproteins - protein Phản hồi và axit nucleic (DNA, RNA).
5. Fosfoproteidy - cấu tạo của protein và một dư lượng axit photphoric.
6. Chromoproteids - rất giống với metalloproteins, nhưng một yếu tố đó là một phần của nhóm giả là một màu phức tạp (đỏ - hemoglobin, xanh lá cây - diệp lục, và vân vân).

Mỗi nhóm thảo luận cấu trúc và tính chất của protein là khác nhau. Các chức năng mà họ thực hiện, và sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại phân tử.

Cấu trúc hóa học của protein

Từ quan điểm này protein - một chặng đường dài, chuỗi lớn dư lượng axit amin nối với nhau trái phiếu cụ thể gọi là peptide. Từ phía các cấu trúc axit khởi hành chi nhánh - gốc. Cấu trúc này của phân tử được phát hiện bởi E. Fischer vào đầu thế kỷ XXI.

Sau đó, protein, cấu trúc và chức năng của protein đã được nghiên cứu một cách chi tiết hơn. Nó trở nên rõ ràng rằng các axit amin tạo thành cấu trúc peptide, tổng cộng là 20, nhưng vì thế chúng có thể được kết hợp theo những cách khác nhau. Do đó sự đa dạng của các cấu trúc polypeptide. Bên cạnh đó, trong quá trình của cuộc sống và việc thực hiện chức năng của mình protein có thể phải trải qua một loạt các biến đổi hóa học. Kết quả là, họ thay đổi cấu trúc, và có khá một loại mới của kết nối.

Để phá vỡ các liên kết peptit, tức là phá vỡ cấu trúc protein của chuỗi phải được lựa chọn điều kiện rất nghiêm ngặt (nhiệt độ cao, axit hoặc kiềm chất xúc tác). Điều này là do các cường độ cao của các liên kết hóa trị trong phân tử, cụ thể là, trong nhóm peptide.

Phát hiện cấu trúc protein trong phòng thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng phản ứng biuret - ảnh hưởng đến polypeptide tươi kết tủa hydroxit, đồng (II). Khu phức hợp của các ion nhóm peptide và đồng cung cấp một màu tím tươi sáng.

Có bốn tổ chức cấu trúc cơ bản, mỗi trong số đó có những đặc điểm riêng của mình về cấu trúc của protein.

Cấp của tổ chức: cơ cấu chính

Như đã đề cập ở trên, các peptide - một chuỗi các amino acid với tạp, đồng enzyme, hoặc nếu không có họ. Vì vậy, gọi đây là cấu trúc chính của phân tử, đó là tự nhiên, tất nhiên, đó là các axit amin đúng sự tham gia của liên kết peptide, và không có gì khác. Đó là, cấu trúc polypeptide tuyến tính. Trong cấu trúc đặc biệt này của các protein của loại hình này - trong đó sự kết hợp của axit là rất quan trọng cho việc thực hiện các chức năng của phân tử protein. Nhờ các tính năng này có thể không chỉ để xác định peptide mà còn để dự đoán các tính chất và vai trò của một hoàn toàn mới, như được nêu ra chưa được khám phá. Ví dụ về các peptide có cấu trúc bậc tự nhiên, - insulin, pepsin, chymotrypsin, và những người khác.

cấu tạo thứ cấp

Cấu trúc và tính chất của protein trong thể loại này khác nhau đôi chút. một cấu trúc như vậy có thể được hình thành ban đầu theo tính chất hay khi bị thủy phân chính cứng nhắc, nhiệt độ hoặc các điều kiện khác.

cấu tạo này có ba giống:

1. Mịn, thường xuyên, cuộn dây stereoregular xây dựng từ các amino acid được xoắn quanh trục kết nối lõi. Chỉ tổ chức với nhau bởi liên kết hydro xảy ra giữa nhóm oxy của một peptide và hydro khác. Trong đó cơ cấu là đúng do thực tế rằng lượt đều lặp đi lặp lại mỗi 4 cấp. một cấu trúc như vậy có thể được cả hai tay trái và pravozakruchennoy. Nhưng protein được biết đến trong hầu hết các dextrorotatory trội hơn đồng phân. cấu tạo như vậy được gọi là alpha-cấu trúc.
2. Thành phần và cấu trúc của protein loại sau đây khác với trước đó trong đó các liên kết hydro không được hình thành giữa các bên đứng cạnh nhau trên một mặt của thời gian còn lại của phân tử và giữa căn bản loại bỏ, trong đó ở một khoảng cách đủ lớn. Vì lý do này, toàn bộ cấu trúc trở nên nhấp nhô hơn, chuỗi polypeptide rắn phức tạp. Có một tính năng mà nên protein. Cấu trúc của các axit amin của các ngành nên càng ngắn như của glycine hoặc alanin, ví dụ. Đây là loại cấu tạo thứ cấp được gọi là beta-tờ cho khả năng của mình để gắn bó với nhau nếu sự hình thành cấu trúc tổng thể.
3. Thuộc cấu trúc loại protein thứ ba như sinh học biểu thị raznorazbrosannye phức tạp, mảnh vỡ có thứ tự không có stereoregularity và có khả năng thay đổi cấu trúc dưới ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài.

Ví dụ về các protein có cấu trúc thứ cấp từ thiên nhiên, không được tiết lộ.

giáo dục đại học

Đây là một cấu tạo khá phức tạp, có tên "giọt". một loại protein là gì? Cấu trúc của nó được dựa trên cấu trúc thứ cấp, nhưng nói thêm loại mới của sự tương tác giữa các nguyên tử của nhóm, và toàn bộ phân tử nếp như thế nào, hướng dẫn như vậy, thực tế là các nhóm ưa nước đã được đưa trực tiếp vào giọt và kỵ nước - ra.

Điều này giải thích sự phụ trách của phân tử protein trong dung dịch keo nước. các loại tương tác có gì được?

1. liên kết hydro - vẫn không thay đổi giữa các bộ phận tương tự như trong cấu trúc thứ cấp.
2. Các kỵ nước (ưa nước) tương tác - phát sinh khi hòa tan trong nước polypeptide.
3. Ionic hấp dẫn - raznozaryazhennymi hình thành giữa amino acid (triệt để) nhóm.
4. Kết cộng hóa trị tương tác - có thể được hình thành giữa các trang web cụ thể có tính axit - phân tử cysteine, hay đúng hơn, đuôi của họ.

Như vậy, thành phần và cấu trúc của protein có một cấu trúc đại học có thể được mô tả như một cuộn lại thành chuỗi polypeptide giọt, duy trì và ổn định cấu tạo của nó do nhiều loại hình tương tác hóa học. Ví dụ về các peptide như: fosfoglitseratkenaza, tRNA, alpha-keratin, tơ fibroin, và những người khác.

Cấu trúc bậc bốn

Đây là một trong những khó khăn nhất của giọt, hình thành nên protein. Cấu trúc và chức năng của protein của một kế hoạch như vậy là rất linh hoạt và cụ thể.

cấu tạo này là gì? Đó là một vài (đôi khi hàng chục) của chuỗi polypeptide lớn và nhỏ, mà được hình thành độc lập với nhau. Nhưng sau đó, do sự tương tác tương tự mà chúng ta đã xem xét các cấu trúc đại học của các peptide được xoắn và đan xen vào nhau. Do đó thu được giọt cấu hình không phức tạp có thể chứa các nguyên tử kim loại, và các nhóm lipid và carbohydrate. Ví dụ về các protein như: DNA polymerase, protein vỏ virus thuốc lá, hemoglobin, và những người khác.

Tất cả các cấu trúc peptide, chúng tôi đã thảo luận có phương pháp riêng của họ xác định trong phòng thí nghiệm, dựa trên khả năng hiện tại của việc sử dụng sắc ký, ly tâm, electron và kính hiển vi quang học và công nghệ máy tính cao.

chức năng

Cấu trúc và chức năng của protein tương quan chặt chẽ với nhau. Đó là, mỗi peptide đóng một vai trò mà là duy nhất và cụ thể. Ngoài ra còn có những người có thể thực hiện trong một tế bào sống, một số giao dịch đáng kể. Nhưng nó có thể được tóm tắt như thể hiện các chức năng cơ bản của các phân tử protein trong cơ thể của chúng sinh:

1. Cung cấp giao thông. sinh vật đơn bào hoặc cơ quan tử, hoặc một số loại tế bào có khả năng di chuyển, cắt giảm, phong trào. protein này được cung cấp, tạo thành một phần của cấu trúc của họ về bộ máy cơ giới: lông mao, roi, màng tế bào chất. Nếu chúng ta nói về sự bất lực để dịch chuyển của các tế bào, các protein có thể góp phần giảm của họ (cơ myosin).
2. Dinh dưỡng hay sao lưu chức năng. Nó là một sự tích lũy của các phân tử protein trong trứng, phôi và giống cây trồng cho điền thiếu chất dinh dưỡng hơn nữa. Sau khi phân tách của các peptide sản xuất axit amin và các chất hoạt tính sinh học, đó là cần thiết cho sự phát triển bình thường của cơ thể sống.
3. Chức năng năng lượng. Ngoài carbohydrate buộc cơ thể có thể sản xuất và protein. Trong sự phân rã của 1 g peptide phát hành 17,6 kJ năng lượng hữu ích trong các hình thức của adenosine triphosphate (ATP), được chi cho các quá trình quan trọng.
4. Tín hiệu và chức năng quy định. Nó bao gồm trong việc thực hiện giám sát chặt chẽ của các quá trình liên tục và việc truyền tín hiệu từ tế bào mô, từ đó cho chính quyền, từ mới nhất vào hệ thống và vân vân. Một ví dụ điển hình là insulin, được ghi đúng số lượng glucose trong máu.
5. Chức năng thụ. Nó được thực hiện bằng cách thay đổi cấu tạo của peptit với một mặt của màng tế bào và tham gia đầu kia của tái cơ cấu. Khi điều này xảy ra và việc truyền tín hiệu và thông tin cần thiết. Hầu hết các protein được nhúng vào trong màng tế bào chất của tế bào và thực hiện một kiểm soát chặt chẽ trên tất cả các therethrough đi qua vật chất. Cũng cảnh báo bạn về các thay đổi hóa học và vật lý trong môi trường.
6. chức năng vận chuyển các peptide. Nó được thực hiện nguồn cấp dữ liệu protein và các protein vận chuyển. Vai trò của họ là rõ ràng - vận chuyển phân tử mong muốn các trang web với một nồng độ thấp trong những phần cao. Một ví dụ điển hình là việc vận chuyển oxy và carbon dioxide từ các cơ quan và các mô của hemoglobin protein. Họ cũng đã đạt được việc cung cấp các hợp chất với trọng lượng phân tử thấp qua màng vào tế bào.
7. chức năng cấu trúc. Một trong những quan trọng nhất của những người thực hiện protein. Cấu trúc của tế bào và các bào quan của họ được cung cấp peptide. Họ là tương tự như khung xác định hình dạng và cấu trúc. Bên cạnh đó, họ cũng hỗ trợ nó, và sửa đổi nếu cần thiết. Do đó, đối với sự tăng trưởng và phát triển của tất cả các sinh vật sống protein thiết yếu trong chế độ ăn uống. peptide này bao gồm elastin, tubulin, collagen, actin, và keratin khác.
8. Chức năng xúc tác. Cô thực hiện enzym. Nhiều và đa dạng, họ thúc đẩy tất cả các phản ứng hóa học và sinh hóa trong cơ thể. Nếu không có sự tham gia của họ, táo bình thường trong dạ dày sẽ có thể tiêu hóa chỉ trong hai ngày, có khả năng uốn cong cùng một lúc. Dưới tác động của catalase, peroxidase và các enzym khác, quá trình này diễn ra trong hai tiếng đồng hồ. Nói chung, đó là nhờ vào vai trò này, quá trình đồng hóa protein và dị hóa được thực hiện, có nghĩa là, nhựa và năng lượng trao đổi chất.

Vai trò bảo vệ

Có một số loại của các mối đe dọa, từ đó protein được thiết kế để bảo vệ cơ thể.

Thứ nhất, cuộc tấn công hóa học đau thương chất phản ứng, khí, phân tử, chất phổ khác nhau của hành động. Peptide là có thể tham gia với họ trong một phản ứng hóa học, chuyển đổi thành một dạng vô hại hoặc đơn giản là trung hòa.

Thứ hai, sự đe dọa về thể chất từ các vết thương - nếu protein fibrinogen trong thời gian không được chuyển thành fibrin tại vị trí tổn thương, máu không đông lại, và do đó bị tắc nghẽn sẽ xảy ra. Sau đó, trái lại, nó cần plasmin peptide có khả năng đóng cục hút và khôi phục sự rỏ ràng của tàu.

Thứ ba, sự đe dọa của hệ miễn dịch. Cấu trúc và giá trị của các protein hình thành nên hàng rào miễn dịch, là vô cùng quan trọng. Kháng thể, globulin miễn dịch, interferon - là tất cả những yếu tố quan trọng và ý nghĩa của bạch huyết và hệ thống miễn dịch. Bất kỳ các hạt nước ngoài, phân tử độc hại, các tế bào chết hoặc một phần của toàn bộ cấu trúc là đối tượng của một cuộc điều tra ngay lập tức bởi các hợp chất peptide. Đó là lý do tại sao một người có thể sở hữu, mà không cần sự trợ giúp của các loại thuốc mỗi ngày để bảo vệ mình khỏi bị nhiễm trùng và virus đơn giản.

tính chất vật lý

Cấu trúc của các tế bào protein là rất cụ thể và phụ thuộc vào hàm. Tuy nhiên, tính chất vật lý của các peptide tương tự và có thể được giảm xuống còn các đặc điểm sau.

1. phân tử trọng lượng - để 1000000 Daltons.
2. Trong dung dịch nước hình thành hệ thống keo. Có mua lại cấu trúc tính có khả năng thay đổi tùy theo độ axit của môi trường.
3. Khi tiếp xúc với điều kiện khắc nghiệt (bức xạ, axit hoặc kiềm, nhiệt độ, vv) có thể di chuyển đến mức conformations khác, ví dụ: biến tính. Quá trình trong 90% các trường hợp không thể đảo ngược. Tuy nhiên, có một sự thay đổi ngược lại - renaturation.

Đây thuộc tính cơ bản của các đặc tính vật lý của các peptide.