Kulingana na nadharia ya Oparin-Haldane, maisha kwenye sayari yetu yalitokana na matone ya coacervate. Ilikuwa pia molekuli ya protini. Hiyo ni, hitimisho linafuata kwamba ni misombo hii ya kemikali ambayo ni msingi wa maisha yote yaliyopo leo. Lakini miundo ya protini ni nini? Je, wana jukumu gani katika mwili na maisha ya watu leo? Kuna aina gani za protini? Hebu tujaribu kufahamu.
Protini: dhana ya jumla
Kwa mtazamo wa muundo wa kemikali, molekuli ya dutu inayohusika ni mfuatano wa asidi ya amino iliyounganishwa na vifungo vya peptidi.
Kila amino asidi ina vikundi viwili vinavyofanya kazi:
- carboxylic -COOH;
- kikundi cha amino -NH2.
Ni kati yao ambapo kifungo hutengenezwa katika molekuli tofauti. Kwa hivyo, dhamana ya peptidi ina fomu -CO-NH. Molekuli ya protini inaweza kuwa na mamia au maelfu ya makundi hayo, itategemea dutu maalum. Aina za protini ni tofauti sana. Miongoni mwao kuna wale ambao wana asidi ya amino muhimu kwa mwili, ambayo ina maana lazima iingizwe na chakula. Kuna aina zinazofanya kazi muhimu katika membrane ya seli nasaitoplazimu yake. Vichocheo vya kibiolojia pia vinatengwa - enzymes, ambayo pia ni molekuli za protini. Zinatumika sana katika maisha ya mwanadamu, na sio tu kushiriki katika michakato ya kibayolojia ya viumbe hai.
Uzito wa molekuli ya misombo inayozingatiwa inaweza kuanzia makumi kadhaa hadi mamilioni. Baada ya yote, idadi ya vitengo vya monoma katika mlolongo mkubwa wa polypeptide haina ukomo na inategemea aina ya dutu fulani. Protini katika fomu yake safi, katika muundo wake wa asili, inaweza kuonekana wakati wa kuchunguza yai ya kuku ghafi. Njano nyepesi, ya uwazi, mnene wa colloidal, ndani ambayo yolk iko - hii ndio dutu inayotaka. Vile vile vinaweza kusemwa kwa jibini la jumba la chini la mafuta, Bidhaa hii pia ina karibu protini safi katika umbo lake la asili.
Hata hivyo, sio misombo yote inayozingatiwa ina muundo sawa wa anga. Kwa jumla, mashirika manne ya molekuli yanajulikana. Aina za miundo ya protini huamua mali zake na zinaonyesha ugumu wa muundo. Inajulikana pia kuwa molekuli zaidi zilizonaswa anga hupitia usindikaji wa kina kwa wanadamu na wanyama.
Aina za miundo ya protini
Kwa jumla kuna wanne. Zingatia kila moja yao ni nini.
- Msingi. Inawakilisha mlolongo wa kawaida wa mstari wa asidi ya amino iliyounganishwa na vifungo vya peptidi. Hakuna twists za anga, hakuna spiralization. Idadi ya viungo vilivyojumuishwa kwenye polipeptidi inaweza kufikia elfu kadhaa. Aina za protini namuundo sawa - glycylalanini, insulini, histones, elastini na wengine.
- Sekondari. Inajumuisha minyororo miwili ya polipeptidi ambayo imesokotwa kwa namna ya ond na kuelekezwa kwa kila mmoja kwa zamu zilizoundwa. Katika kesi hii, vifungo vya hidrojeni huunda kati yao, kuwashikilia pamoja. Hivi ndivyo molekuli moja ya protini inavyoundwa. Aina za protini za aina hii ni kama ifuatavyo: lisozimu, pepsin na zingine.
- Muundo wa ngazi ya juu. Ni muundo wa sekondari uliojaa sana na ulioshikana. Hapa, aina nyingine za mwingiliano zinaonekana, pamoja na vifungo vya hidrojeni - hii ni mwingiliano wa van der Waals na nguvu za kivutio cha umeme, mawasiliano ya hydrophilic-hydrophobic. Mifano ya miundo ni albumin, fibroin, hariri protini na nyinginezo.
- Quaternary. Muundo changamano zaidi, ambao ni minyororo kadhaa ya polipeptidi iliyosokotwa kuwa ond, ikaviringishwa ndani ya mpira na kuunganishwa yote pamoja kuwa globuli. Mifano kama vile insulini, ferritin, himoglobini, kolajeni inaonyesha muundo kama huo wa protini.
Tukizingatia miundo yote iliyotolewa ya molekuli kwa undani kutoka kwa mtazamo wa kemikali, basi uchanganuzi utachukua muda mrefu. Hakika, kadiri usanidi ulivyo juu, ndivyo muundo wake unavyokuwa mgumu zaidi na mgumu zaidi, ndivyo aina nyingi zaidi za mwingiliano huzingatiwa katika molekuli.
Mbadiliko wa molekuli za protini
Mojawapo ya sifa muhimu zaidi za kemikali za polipeptidi ni uwezo wake wa kuvunjika chini ya ushawishi wa hali fulani au mawakala wa kemikali. Kwa hiyo,kwa mfano, aina mbalimbali za denaturation ya protini zimeenea. Utaratibu huu ni nini? Inajumuisha uharibifu wa muundo wa asili wa protini. Hiyo ni, ikiwa awali molekuli ilikuwa na muundo wa juu, basi baada ya hatua ya mawakala maalum itaanguka. Hata hivyo, mlolongo wa mabaki ya asidi ya amino bado haujabadilika katika molekuli. Protini zisizo na asili hupoteza haraka sifa zao za kimwili na kemikali.
Ni vitendanishi vipi vinaweza kusababisha mchakato wa uharibifu wa ulinganifu? Kuna kadhaa kati yao.
- Halijoto. Inapokanzwa, kuna uharibifu wa taratibu wa muundo wa quaternary, tertiary, sekondari ya molekuli. Kwa kuibua, hii inaweza kuzingatiwa, kwa mfano, wakati wa kukaanga yai ya kawaida ya kuku. "Protini" inayotokana ni muundo msingi wa albin polipeptidi iliyokuwa kwenye bidhaa ghafi.
- Mionzi.
- Kitendo cha kemikali kali: asidi, alkali, chumvi za metali nzito, viyeyusho (kwa mfano, alkoholi, etha, benzene na vingine).
Mchakato huu wakati mwingine pia huitwa kuyeyuka kwa molekuli. Aina za denaturation ya protini hutegemea wakala ambaye hatua yake ilifanyika. Aidha, katika baadhi ya matukio, mchakato wa reverse hufanyika. Huu ni urekebishaji upya. Sio protini zote zinazoweza kurejesha muundo wao nyuma, lakini sehemu kubwa yao inaweza kufanya hivyo. Kwa hivyo, wanakemia kutoka Australia na Amerika walibadilisha yai la kuku la kuchemsha kwa kutumia vitendanishi fulani na njia ya centrifugation.
Mchakato huu ni muhimu kwa viumbe hai katika usanisi wa polipeptidiminyororo ya ribosomu na rRNA katika seli.
Hidrolisisi ya molekuli ya protini
Pamoja na urekebishaji, protini zina sifa nyingine ya kemikali - hidrolisisi. Hii pia ni uharibifu wa muundo wa asili, lakini sio kwa muundo wa msingi, lakini kabisa kwa asidi ya amino ya mtu binafsi. Sehemu muhimu ya digestion ni hidrolisisi ya protini. Aina za hidrolisisi ya polipeptidi ni kama ifuatavyo.
- Kemikali. Kulingana na kitendo cha asidi au alkali.
- Biolojia au enzymatic.
Hata hivyo, kiini cha mchakato bado hakijabadilika na haitegemei ni aina gani za hidrolisisi ya protini hufanyika. Matokeo yake, asidi ya amino huundwa, ambayo husafirishwa kwa seli zote, viungo na tishu. Mabadiliko yao zaidi yanajumuisha ushiriki wa usanisi wa polipeptidi mpya, tayari zile ambazo ni muhimu kwa kiumbe fulani.
Katika tasnia, mchakato wa hidrolisisi ya molekuli za protini hutumika tu kupata amino asidi zinazofaa.
Kazi za protini mwilini
Aina tofauti za protini, wanga, mafuta ni viambajengo muhimu kwa utendakazi wa kawaida wa seli yoyote. Na hiyo ina maana ya viumbe vyote kwa ujumla. Kwa hiyo, jukumu lao kwa kiasi kikubwa linatokana na kiwango cha juu cha umuhimu na ubiquity ndani ya viumbe hai. Kazi kuu kadhaa za molekuli za polipeptidi zinaweza kutofautishwa.
- Kichochezi. Inafanywa na enzymes ambazo zina muundo wa protini. Tutazungumza kuyahusu baadaye.
- Miundo. Aina za protini na waokazi katika mwili kimsingi huathiri muundo wa seli yenyewe, sura yake. Kwa kuongeza, polipeptidi zinazofanya jukumu hili huunda nywele, misumari, shells za moluska, na manyoya ya ndege. Pia ni silaha fulani katika mwili wa seli. Cartilage pia imeundwa na aina hizi za protini. Mifano: tubulini, keratini, actin na nyinginezo.
- Udhibiti. Kazi hii inaonyeshwa katika ushiriki wa polypeptides katika michakato kama vile: maandishi, tafsiri, mzunguko wa seli, kuunganisha, kusoma mRNA, na wengine. Katika zote, wana jukumu muhimu kama kidhibiti cha trafiki.
- Ishara. Kazi hii inafanywa na protini zilizo kwenye membrane ya seli. Wanasambaza ishara tofauti kutoka kitengo kimoja hadi kingine, na hii inasababisha mawasiliano kati ya tishu. Mifano: saitokini, insulini, vipengele vya ukuaji na vingine.
- Usafiri. Baadhi ya aina za protini na kazi zao wanazofanya ni muhimu tu. Hii hutokea, kwa mfano, na hemoglobin ya protini. Inasafirisha oksijeni kutoka kwa seli hadi seli kwenye damu. Kwa mtu, hawezi kuchukua nafasi.
- Hifadhi au chelezo. Polypeptides kama hizo hujilimbikiza kwenye mimea na mayai ya wanyama kama chanzo cha lishe na nishati ya ziada. Mfano ni globulini.
- Nia. Kazi muhimu sana, hasa kwa viumbe rahisi na bakteria. Baada ya yote, wana uwezo wa kusonga tu kwa msaada wa flagella au cilia. Na organelles hizi, kwa asili yao, sio zaidi ya protini. Mifano ya polipeptidi kama hizi ni kama ifuatavyo: myosin, actin, kinesin na wengine.
Ni dhahiri kwamba kazi za protini katika mwili wa binadamu na nyinginezoviumbe hai ni wengi sana na muhimu. Hii kwa mara nyingine inathibitisha kwamba maisha katika sayari yetu hayawezekani bila misombo tunayozingatia.
Utendaji wa kinga ya protini
Polypeptides zinaweza kulinda dhidi ya athari mbalimbali: kemikali, kimwili, kibayolojia. Kwa mfano, ikiwa mwili uko hatarini kwa njia ya virusi au bakteria ya asili ngeni, basi immunoglobulini (antibodies) huingia vitani nao, na kufanya jukumu la ulinzi.
Tukizungumza kuhusu athari za kimwili, basi fibrin na fibrinogen, ambazo zinahusika katika kuganda kwa damu, zina jukumu kubwa hapa.
Protini za chakula
Aina za protini za lishe ni kama ifuatavyo:
- kamili - zile zilizo na amino asidi zote muhimu kwa mwili;
- haijakamilika - zile ambazo ndani yake kuna utungaji usio kamili wa asidi ya amino.
Hata hivyo, zote mbili ni muhimu kwa mwili wa binadamu. Hasa kundi la kwanza. Kila mtu, haswa wakati wa ukuaji mkubwa (utoto na ujana) na kubalehe, lazima adumishe kiwango cha kila wakati cha protini ndani yake. Baada ya yote, tayari tumezingatia kazi ambazo molekuli hizi za ajabu hufanya, na tunajua kwamba kwa kweli hakuna mchakato mmoja, hakuna mmenyuko mmoja wa biokemikali ndani yetu unaweza kufanya bila ushiriki wa polipeptidi.
Ndiyo sababu unahitaji kutumia ulaji wa protini kila siku kila siku, ambayo iko katika bidhaa zifuatazo:
- yai;
- maziwa;
- jibini la kottage;
- nyama na samaki;
- maharage;
- soya;
- maharage;
- karanga;
- ngano;
- shayiri;
- dengu na nyinginezo.
Ikiwa unatumia 0.6 g ya polipeptidi kwa kila kilo ya uzani kwa siku, basi mtu hatakosa misombo hii kamwe. Ikiwa kwa muda mrefu mwili haupati protini muhimu, basi ugonjwa hutokea, ambao una jina la njaa ya amino asidi. Hii husababisha matatizo makubwa ya kimetaboliki na, matokeo yake, magonjwa mengine mengi.
Protini kwenye ngome
Ndani ya kitengo kidogo zaidi cha miundo ya viumbe hai vyote - seli - pia kuna protini. Zaidi ya hayo, hufanya karibu kazi zote hapo juu. Awali ya yote, cytoskeleton ya seli huundwa, yenye microtubules, microfilaments. Inatumikia kudumisha sura, na pia kwa usafiri ndani kati ya organelles. Ioni na viambatanisho mbalimbali husogea pamoja na molekuli za protini, kama vile chaneli au reli.
Jukumu la protini kuzamishwa kwenye utando na kuwekwa kwenye uso wake pia ni muhimu. Hapa hufanya kazi zote za receptor na ishara, kushiriki katika ujenzi wa membrane yenyewe. Wanasimama, ambayo inamaanisha wanacheza jukumu la ulinzi. Ni aina gani za protini kwenye seli zinaweza kuhusishwa na kundi hili? Kuna mifano mingi, hii ni michache.
- Actin na myosin.
- Elastin.
- Keratini.
- Collagen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- insulini.
- Transcobalamin.
- Transferrin.
- Albamu.
Kuna mamia kadhaaaina mbalimbali za protini zinazozunguka kila mara ndani ya kila seli.
Aina za protini mwilini
Wao, bila shaka, aina kubwa. Ukijaribu kugawanya protini zote zilizopo katika vikundi, unaweza kupata kitu kama hiki.
- Protini za globular. Hizi ni zile ambazo zinawakilishwa na muundo wa juu, ambayo ni, globule iliyojaa sana. Mifano ya miundo kama hii ni ifuatayo: immunoglobulini, sehemu kubwa ya vimeng'enya, homoni nyingi.
- Protini za Fibrillar. Ni nyuzi zilizoagizwa madhubuti na ulinganifu sahihi wa anga. Kundi hili linajumuisha protini zilizo na muundo wa msingi na wa sekondari. Kwa mfano, keratini, kolajeni, tropomyosin, fibrinogen.
Kwa ujumla, vipengele vingi vinaweza kuchukuliwa kama msingi wa kuainisha protini katika mwili. Bado hakuna mtu.
Enzymes
Vichocheo vya kibayolojia vya asili ya protini, ambayo huharakisha kwa kiasi kikubwa michakato yote inayoendelea ya biokemikali. Kimetaboliki ya kawaida haiwezekani bila misombo hii. Michakato yote ya awali na kuoza, mkusanyiko wa molekuli na replication yao, tafsiri na nakala, na wengine hufanyika chini ya ushawishi wa aina maalum ya enzyme. Mifano ya molekuli hizi ni:
- oxidoreductase;
- uhamisho;
- katalasi;
- hydrolases;
- isomerase;
- vichapo na vingine.
Leo, vimeng'enya vinatumika katika maisha ya kila siku. Kwa hiyo, katika uzalishaji wa kuoshaPoda mara nyingi hutumia kinachojulikana kama enzymes - hizi ni vichocheo vya kibiolojia. Wanaboresha ubora wa kuosha wakati wa kuzingatia utawala maalum wa joto. Hufunga kwa chembechembe za uchafu kwa urahisi na kuziondoa kwenye uso wa vitambaa.
Hata hivyo, kutokana na asili yake ya protini, vimeng'enya havivumilii maji moto sana au ukaribu wa dawa za alkali au tindikali. Hakika, katika kesi hii, mchakato wa denaturation utafanyika.
