Mojawapo ya fasili za maisha ni kama ifuatavyo: "Maisha ni njia ya kuwepo kwa miili ya protini." Katika sayari yetu, bila ubaguzi, viumbe vyote vina vitu vya kikaboni kama protini. Makala haya yataelezea protini rahisi na changamano, kutambua tofauti katika muundo wa molekuli, na pia kuzingatia kazi zao katika seli.
Protini ni nini
Kwa mtazamo wa biokemia, hizi ni polima za kikaboni zenye molekuli ya juu, monoma ambazo ni aina 20 za asidi tofauti za amino. Wameunganishwa na vifungo vya kemikali vya ushirikiano, vinginevyo huitwa vifungo vya peptidi. Kwa kuwa monoma za protini ni misombo ya amphoteric, zina vyenye kikundi cha amino na kikundi cha kazi cha carboxyl. Dhamana ya kemikali ya CO-NH hutokea kati yao.
Ikiwa polipeptidi ina mabaki ya asidi ya amino, huunda protini rahisi. Molekuli za polima zenye ioni za chuma, vitamini, nucleotidi, wanga ni protini ngumu. Ifuatayo sisizingatia muundo wa anga wa polipeptidi.
Viwango vya mpangilio wa molekuli za protini
Zinakuja katika usanidi nne tofauti. Muundo wa kwanza ni wa mstari, ni rahisi zaidi na una aina ya mnyororo wa polypeptide; wakati wa kueneza kwake, vifungo vya ziada vya hidrojeni huundwa. Wanaimarisha helix, ambayo inaitwa muundo wa sekondari. Kiwango cha juu cha shirika kina protini rahisi na ngumu, seli nyingi za mimea na wanyama. Usanidi wa mwisho, quaternary, inatokana na mwingiliano wa molekuli kadhaa za muundo wa asili, kuunganishwa na coenzymes, huu ni muundo wa protini changamano zinazofanya kazi mbalimbali katika mwili.
Anuwai ya protini rahisi
Kundi hili la polipeptidi si nyingi. Molekuli zao zinajumuisha tu mabaki ya asidi ya amino. Protini ni pamoja na, kwa mfano, histones na globulins. Ya kwanza yanawasilishwa katika muundo wa kiini na yanajumuishwa na molekuli za DNA. Kundi la pili - globulins - huchukuliwa kuwa sehemu kuu za plasma ya damu. Protini kama vile gamma globulin hufanya kazi za ulinzi wa kinga na ni kingamwili. Misombo hii inaweza kuunda complexes ambayo ni pamoja na wanga tata na protini. Protini rahisi za fibrillar kama vile collagen na elastini ni sehemu ya tishu zinazounganishwa, cartilage, tendons, na ngozi. Kazi zao kuu ni ujenzi na usaidizi.
Tubulini ya protini ni sehemu ya mikrotubuli, ambayo ni vipengee vya cilia na flagella ya viumbe vingine kama vile ciliates, euglena, bendera ya vimelea. Protini hiyo hiyo hupatikana katika viumbe vyenye seli nyingi (flagella ya manii, cilia ya yai, epithelium ya utumbo mwembamba).
Albumin protini hufanya kazi ya kuhifadhi (kwa mfano, nyeupe yai). Katika endosperm ya mbegu za mimea ya nafaka - rye, mchele, ngano - molekuli za protini hujilimbikiza. Wanaitwa inclusions za seli. Dutu hizi hutumiwa na mbegu ya mbegu mwanzoni mwa maendeleo yake. Aidha, maudhui ya protini ya juu katika nafaka za ngano ni kiashiria muhimu sana cha ubora wa unga. Mkate uliooka kutoka kwa unga uliojaa gluten una ladha ya juu na ni afya zaidi. Gluten iko katika aina inayoitwa durum ngano. Plasma ya damu ya samaki wa bahari kuu ina protini zinazowazuia kufa kutokana na baridi. Wana mali ya antifreeze, kuzuia kifo cha mwili kwa joto la chini la maji. Kwa upande mwingine, ukuta wa seli ya bakteria thermophilic wanaoishi katika chemchemi ya jotoardhi ina protini zinazoweza kuhifadhi usanidi wao wa asili (muundo wa juu au wa quaternary) na sio kubadilika kwa kiwango cha joto kutoka +50 hadi + 90 ° С.
Proteids
Hizi ni protini changamano, ambazo zina sifa ya utofauti mkubwa kutokana na kazi tofauti zinazofanya. Kama ilivyoonyeshwa hapo awali, kikundi hiki cha polipeptidi, pamoja na sehemu ya protini, kina kikundi cha bandia. Chini ya ushawishi wa mambo mbalimbali, kama vile joto la juu, chumvi za metali nzito, alkali iliyokolea na asidi, protini tata zinaweza kubadilisha yao.fomu ya anga, kurahisisha. Jambo hili linaitwa denaturation. Muundo wa protini tata huvunjwa, vifungo vya hidrojeni vinavunjwa, na molekuli hupoteza mali na kazi zao. Kama sheria, denaturation haiwezi kutenduliwa. Lakini kwa baadhi ya polipeptidi zinazofanya kazi za kichocheo, motor na ishara, urekebishaji upya unawezekana - urejesho wa muundo asili wa protini.
Ikiwa kitendo cha kipengee cha kuleta uthabiti kitatokea kwa muda mrefu, molekuli ya protini huharibiwa kabisa. Hii inasababisha kupasuka kwa vifungo vya peptidi vya muundo wa msingi. Haiwezekani tena kurejesha protini na kazi zake. Jambo hili linaitwa uharibifu. Mfano ni uchemshaji wa mayai ya kuku: protini ya kioevu - albumin, ambayo iko katika muundo wa elimu ya juu, imeharibiwa kabisa.
Biosynthesis ya protini
Kumbuka kwa mara nyingine tena kwamba muundo wa polipeptidi za viumbe hai ni pamoja na asidi 20 za amino, kati ya hizo kuna zile muhimu. Hizi ni lysine, methionine, phenylalanine, nk Wanaingia kwenye damu kutoka kwenye utumbo mdogo baada ya kuvunjika kwa bidhaa za protini ndani yake. Ili kuunganisha amino asidi zisizo muhimu (alanine, proline, serine), fungi na wanyama hutumia misombo yenye nitrojeni. Mimea, kuwa autotrophs, kwa kujitegemea huunda monomers zote za kiwanja muhimu, zinazowakilisha protini tata. Kwa kufanya hivyo, wanatumia nitrati, amonia au nitrojeni ya bure katika athari zao za uigaji. Katika vijidudu, spishi zingine hujipatia seti kamili ya asidi ya amino, wakati kwa zingine ni monomers tu zinaundwa. Hatuaprotini biosynthesis hutokea katika seli za viumbe hai vyote. Unukuzi hutokea kwenye kiini, na tafsiri hutokea katika saitoplazimu ya seli.
Hatua ya kwanza - usanisi wa kitangulizi cha mRNA hutokea kwa ushiriki wa kimeng'enya cha RNA polymerase. Inavunja vifungo vya hidrojeni kati ya nyuzi za DNA, na juu ya mmoja wao, kwa mujibu wa kanuni ya kukamilishana, hukusanya molekuli ya kabla ya mRNA. Inakatwa vipande vipande, yaani, inapevuka, kisha inatoka kwenye kiini hadi kwenye saitoplazimu, na kutengeneza asidi ya ribonucleic ya tumbo.
Kwa utekelezaji wa hatua ya pili, inahitajika kuwa na organelles maalum - ribosomes, pamoja na molekuli za asidi ya ribonucleic ya habari na usafiri. Hali nyingine muhimu ni kuwepo kwa molekuli za ATP, kwa kuwa miitikio ya kubadilishana plastiki, ambayo ni pamoja na usanisi wa protini, hutokea kwa kufyonzwa kwa nishati.
Enzymes, muundo na kazi zake
Hili ni kundi kubwa la protini (takriban 2000) ambazo hufanya kama dutu inayoathiri kasi ya athari za biokemikali katika seli. Wanaweza kuwa rahisi (trepsin, pepsin) au ngumu. Protini ngumu zinajumuisha coenzyme na apoenzyme. Upekee wa protini yenyewe kuhusiana na misombo inayofanya huamua coenzyme, na shughuli za protini huzingatiwa tu wakati sehemu ya protini inahusishwa na apoenzyme. Shughuli ya kichocheo cha enzyme haitegemei molekuli nzima, lakini tu kwenye tovuti inayofanya kazi. Muundo wake unafanana na muundo wa kemikali wa dutu iliyochochewa kulingana na kanuni"key-lock", hivyo hatua ya enzymes ni madhubuti maalum. Kazi za protini changamano ni ushiriki katika michakato ya kimetaboliki na matumizi yake kama vipokeaji.
Aina za protini changamano
Ziliundwa na wataalamu wa biokemia kulingana na vigezo 3: sifa halisi na kemikali, vipengele vya utendaji na vipengele mahususi vya kimuundo vya protini. Kundi la kwanza linajumuisha polypeptides ambazo hutofautiana katika mali ya electrochemical. Wao umegawanywa katika msingi, neutral na tindikali. Kuhusiana na maji, protini zinaweza kuwa hydrophilic, amphiphilic na hydrophobic. Kundi la pili linajumuisha enzymes, ambazo zilizingatiwa na sisi mapema. Kundi la tatu ni pamoja na polipeptidi ambazo hutofautiana katika muundo wa kemikali wa vikundi bandia (haya ni chromoproteins, nucleoproteins, metalloproteins).
Hebu tuzingatie sifa za protini changamano kwa undani zaidi. Kwa mfano, protini yenye asidi ambayo ni sehemu ya ribosomes ina amino asidi 120 na ni ya ulimwengu wote. Inapatikana katika viungo vya kuunganisha protini vya seli zote za prokaryotic na eukaryotic. Mwakilishi mwingine wa kikundi hiki, protini ya S-100, ina minyororo miwili iliyounganishwa na ioni ya kalsiamu. Ni sehemu ya neurons na neuroglia - tishu zinazounga mkono mfumo wa neva. Mali ya kawaida ya protini zote za asidi ni maudhui ya juu ya asidi ya dibasic carboxylic: glutamic na aspartic. Protini za alkali ni pamoja na histones - protini ambazo ni sehemu ya asidi ya nucleic ya DNA na RNA. Kipengele cha utungaji wao wa kemikali ni kiasi kikubwa cha lysine na arginine. Histones, pamoja na chromatin ya kiini, huunda chromosomes - miundo muhimu zaidi ya urithi wa seli. Protini hizi zinahusika katika michakato ya unukuzi na tafsiri. Protini za amfifili zipo sana katika utando wa seli, na kutengeneza bilayer ya lipoprotein. Kwa hivyo, baada ya kusoma vikundi vya proteni ngumu zilizozingatiwa hapo juu, tulikuwa na hakika kwamba mali zao za physicochemical imedhamiriwa na muundo wa sehemu ya protini na vikundi vya bandia.
Baadhi ya protini za utando wa seli changamano zinaweza kutambua na kukabiliana na misombo mbalimbali ya kemikali, kama vile antijeni. Hii ni kazi ya kuashiria protini, ni muhimu sana kwa michakato ya ufyonzwaji teule wa vitu vinavyotoka kwenye mazingira ya nje na kwa ulinzi wake.
Glycoproteins na proteoglycans
Ni protini changamano ambazo hutofautiana katika muundo wa biokemikali wa vikundi vya bandia. Ikiwa vifungo vya kemikali kati ya sehemu ya protini na sehemu ya kabohaidreti ni covalent-glycosidic, vitu hivyo huitwa glycoproteins. Apoenzyme yao inawakilishwa na molekuli za mono- na oligosaccharides, mifano ya protini hizo ni prothrombin, fibrinogen (protini zinazohusika katika kuchanganya damu). Homoni za Cortico- na gonadotropic, interferon, enzymes za membrane pia ni glycoproteins. Katika molekuli za proteoglycan, sehemu ya protini ni 5% tu, wengine huanguka kwenye kikundi cha bandia (heteropolysaccharide). Sehemu zote mbili zimeunganishwa na dhamana ya glycosidic ya vikundi vya OH-threonine na arginine na vikundi vya NH₂-glutamine na lysine. Molekuli za proteoglycan zina jukumu muhimu sana katika kimetaboliki ya chumvi-maji ya seli. Chiniinatoa jedwali la protini changamano tulizochunguza.
| Glycoproteins | Proteoglycans |
| Vipengele vya miundo ya vikundi bandia | |
| 1. Monosaccharides (glucose, galactose, mannose) | 1. Asidi ya Hyaluronic |
| 2. Oligosaccharides (m altose, lactose, sucrose) | 2. Asidi ya chondroiti. |
| 3. Viingilio vya amino asetilini vya monosakharidi | 3. Heparini |
| 4. Deoxysaccharides | |
| 5. Asidi za Neuramic na sialic | |
Metalloproteins
Dutu hizi zina ayoni ya metali moja au zaidi katika molekuli zao. Fikiria mifano ya protini changamano za kundi lililo hapo juu. Hizi kimsingi ni vimeng'enya kama vile cytochrome oxidase. Iko kwenye cristae ya mitochondria na inawasha awali ya ATP. Ferrin na transferrin ni protini zenye ioni za chuma. Ya kwanza huwaweka kwenye seli, na ya pili ni protini ya usafiri katika damu. Mwingine metalloprotein ni alpha-amelase, ina ioni za kalsiamu, ni sehemu ya mate na juisi ya kongosho, inayoshiriki katika kuvunjika kwa wanga. Hemoglobin ni metalloprotein na chromoprotein. Inafanya kazi za protini ya usafiri, kubeba oksijeni. Matokeo yake, oxyhemoglobin ya kiwanja huundwa. Wakati monoksidi kaboni, inayoitwa kaboni monoksidi, inapovutwa, molekuli zake huunda kiwanja thabiti sana na himoglobini ya erithrositi. Inaenea haraka kupitia viungo na tishu, na kusababisha sumu.seli. Matokeo yake, kwa kuvuta pumzi ya muda mrefu ya monoxide ya kaboni, kifo hutokea kutokana na kutosha. Hemoglobini pia huhamisha kaboni dioksidi inayoundwa katika michakato ya ukataboli. Kwa mtiririko wa damu, dioksidi kaboni huingia kwenye mapafu na figo, na kutoka kwao - kwenye mazingira ya nje. Katika baadhi ya crustaceans na moluska, hemocyanin ni protini inayobeba oksijeni. Badala ya chuma, ina ioni za shaba, kwa hivyo damu ya wanyama sio nyekundu, lakini bluu.
Kazi za Chlorophyll
Kama tulivyotaja hapo awali, protini changamano zinaweza kutengeneza rangi zenye rangi - dutu za kikaboni zenye rangi. Rangi yao inategemea vikundi vya chromoform ambavyo huchagua kwa hiari mwanga fulani wa jua. Katika seli za mimea kuna plastids ya kijani - kloroplasts yenye klorofili ya rangi. Inajumuisha atomi za magnesiamu na phytol ya pombe ya polyhydric. Zinahusishwa na molekuli za protini, na kloroplasts zenyewe zina thylakoids (sahani), au utando uliounganishwa kwenye piles - grana. Zina vyenye rangi ya photosynthetic - klorofili - na carotenoids ya ziada. Hapa kuna vimeng'enya vyote vinavyotumika katika athari za usanisinuru. Kwa hivyo, chromoproteini, ambayo ni pamoja na klorofili, hufanya kazi muhimu zaidi katika kimetaboliki, yaani katika athari za unyambulishaji na kutenganisha.
Protini za virusi
Zimehifadhiwa na wawakilishi wa aina zisizo za seli ambazo ni sehemu ya Ulimwengu wa Vira. Virusi hazina vifaa vyao vya kusanisi protini. Asidi za nyuklia, DNA au RNA, zinaweza kusababisha usanisichembe chembe zenyewe na seli yenyewe iliyoambukizwa na virusi. Virusi rahisi hujumuisha tu molekuli za protini zilizounganishwa kwa muundo wa helical au polyhedral, kama vile virusi vya mosaic ya tumbaku. Virusi ngumu zina utando wa ziada ambao huunda sehemu ya membrane ya plasma ya seli mwenyeji. Inaweza kujumuisha glycoproteins (virusi vya hepatitis B, virusi vya ndui). Kazi kuu ya glycoproteins ni utambuzi wa vipokezi maalum kwenye membrane ya seli ya jeshi. Bahasha za ziada za virusi pia zinajumuisha protini za kimeng'enya ambazo huhakikisha kunakili kwa DNA au unukuzi wa RNA. Kulingana na yaliyotangulia, hitimisho lifuatalo linaweza kutolewa: protini za bahasha za chembechembe za virusi zina muundo maalum ambao unategemea protini za membrane ya seli mwenyeji.
Katika makala haya, tumebainisha protini changamano, tumechunguza muundo na utendaji wao katika seli za viumbe hai mbalimbali.
