Makala yetu yatajitolea kwa uchunguzi wa sifa za dutu ambazo ni msingi wa hali ya maisha Duniani. Molekuli za protini ziko katika fomu zisizo za seli - virusi, ni sehemu ya cytoplasm na organelles ya seli za prokaryotic na nyuklia. Pamoja na asidi ya nucleic, huunda dutu ya urithi - chromatin na kuunda sehemu kuu za kiini - chromosomes. Kuashiria, kujenga, kichocheo, kinga, nishati - hii ni orodha ya kazi za kibiolojia ambazo protini hufanya. Sifa za kifizikia za protini ni uwezo wao wa kuyeyusha, kunyesha, na chumvi nje. Kwa kuongeza, wana uwezo wa kufanya denaturing na ni, kwa asili yao ya kemikali, misombo ya amphoteric. Hebu tuchunguze sifa hizi za protini zaidi.
Aina za protini monoma
Aina 20 za α-amino asidi ni vitengo vya miundo ya protini. Kando na itikadi kali ya hidrokaboni, zina NH2- amino kikundi na COOH-kikundi cha carboxyl. Vikundi vya kazi huamua mali ya tindikali na ya msingi ya monoma za protini. Kwa hiyo, katika kemia ya kikaboni, misombo ya darasa hili inaitwa vitu vya amphoteric. Ioni za haidrojeni za kikundi cha kaboksili ndani ya molekuli zinaweza kugawanywa na kuunganishwa kwa vikundi vya amino. Matokeo yake ni chumvi ya ndani. Ikiwa vikundi kadhaa vya kaboksili vipo kwenye molekuli, basi kiwanja kitakuwa na tindikali, kama vile asidi ya glutamic au aspartic. Ikiwa vikundi vya amino vinatawala, asidi ya amino ni ya msingi (histidine, lysine, arginine). Kwa idadi sawa ya vikundi vya kazi, suluhisho la peptidi lina mmenyuko wa upande wowote. Imeanzishwa kuwa uwepo wa aina zote tatu za asidi ya amino huathiri kile ambacho protini zitakuwa nazo. Sifa za kifizikia za protini: umumunyifu, pH, chaji ya macromolecule, hubainishwa na uwiano wa asidi ya amino asidi na msingi.
Mambo gani yanayoathiri umumunyifu wa peptidi
Hebu tujue vigezo vyote muhimu ambavyo michakato ya uwekaji maji au kutengenezea kwa molekuli kuu za protini hutegemea. Hizi ni: usanidi wa anga na uzito wa Masi, imedhamiriwa na idadi ya mabaki ya asidi ya amino. Pia inazingatia uwiano wa sehemu za polar na zisizo za polar - radicals ziko juu ya uso wa protini katika muundo wa juu na malipo ya jumla ya macromolecule ya polypeptide. Mali yote hapo juu huathiri moja kwa moja umumunyifu wa protini. Hebu tuziangalie kwa karibu.
Globules na uwezo wao wa kunyunyiza maji
Ikiwa muundo wa nje wa peptidi una umbo la duara, basi ni desturi kuzungumzia muundo wake wa globular. Imeimarishwa na vifungo vya hidrojeni na hydrophobic, na vile vile kwa nguvu za kivutio cha umeme cha sehemu zilizochajiwa kinyume cha macromolecule. Kwa mfano, hemoglobini, ambayo hubeba molekuli za oksijeni kupitia damu, katika fomu yake ya quaternary ina vipande vinne vya myoglobin, vilivyounganishwa na heme. Protini za damu kama vile albumini, α- na ϒ-globulini huingiliana kwa urahisi na vitu vya plazima ya damu. Insulini ni peptidi nyingine ya globular ambayo inadhibiti viwango vya sukari ya damu kwa mamalia na wanadamu. Sehemu za hydrophobic za complexes vile za peptidi ziko katikati ya muundo wa compact, wakati sehemu za hydrophilic ziko juu ya uso wake. Hii inawapa uhifadhi wa mali asili katika hali ya kioevu ya mwili na kuzichanganya katika kundi la protini mumunyifu katika maji. Isipokuwa ni protini za globular zinazounda muundo wa mosai wa utando wa seli za binadamu na wanyama. Zinahusishwa na glycolipids na haziyeyushwi katika giligili kati ya seli, ambayo huhakikisha jukumu lao la kizuizi katika seli.
Peptidi za Fibrillar
Kolajeni na elastini, ambazo ni sehemu ya dermis na huamua uimara na unyumbufu wake, zina muundo wa filamenti. Wana uwezo wa kunyoosha, kubadilisha usanidi wao wa anga. Fibroin ni protini ya asili ya hariri inayozalishwa na mabuu ya hariri. Ina nyuzi fupi za kimuundo, zinazojumuisha amino asidi na molekuli ndogo na urefu wa Masi. Hizi ni, kwanza kabisa, serine, alanine na glycine. Yakeminyororo ya polipeptidi huelekezwa katika nafasi katika maelekezo ya wima na ya usawa. Dutu hii ni ya polipeptidi za miundo na ina umbo la tabaka. Tofauti na polipeptidi za globula, umumunyifu wa protini unaojumuisha nyuzinyuzi ni mdogo sana, kwa kuwa itikadi kali za haidrofobu za amino asidi zake ziko juu ya uso wa macromolecule na hufukuza chembe za kutengenezea polar.
Keratini na vipengele vya muundo wao
Kwa kuzingatia kundi la protini za kimuundo za umbo la fibrillar, kama vile fibroin na kolajeni, ni muhimu kukaa kwenye kundi moja zaidi la peptidi zilizosambazwa sana katika asili - keratini. Zinatumika kama msingi wa sehemu kama hizo za mwili wa mwanadamu na wanyama kama nywele, kucha, manyoya, pamba, kwato na makucha. Keratin ni nini katika suala la muundo wake wa biochemical? Imeanzishwa kuwa kuna aina mbili za peptidi. Ya kwanza ina fomu ya muundo wa sekondari ya ond (α-keratin) na ni msingi wa nywele. Nyingine inawakilishwa na nyuzi zenye safu ngumu zaidi - hii ni β-keratin. Inaweza kupatikana katika sehemu ngumu za mwili wa wanyama: kwato, midomo ya ndege, mizani ya wanyama watambaao, makucha ya mamalia na ndege. Keratin ni nini, kwa kuzingatia ukweli kwamba asidi yake ya amino, kama valine, phenylalanine, isoleucine, ina idadi kubwa ya radicals ya hydrophobic? Ni protini isiyoyeyuka katika maji na viyeyusho vingine vya polar ambayo hufanya kazi za ulinzi na muundo.
Athari ya pH ya kati kwenye chaji ya polima ya protini
Hapo awali tulitaja kwamba vikundi vinavyofanya kazi vya protinimonomers - amino asidi, kuamua mali zao. Sasa tunaongeza kuwa malipo ya polima pia inategemea yao. Radikali za Ionic - vikundi vya kaboksili vya asidi ya glutamic na aspartic na vikundi vya amino vya arginine na histidine - huathiri malipo ya jumla ya polima. Pia hutenda tofauti katika ufumbuzi wa asidi, neutral au alkali. Umumunyifu wa protini pia inategemea mambo haya. Kwa hivyo, katika pH <7, suluhu ina mkusanyiko wa ziada wa protoni za hidrojeni, ambayo huzuia kuvunjika kwa kaboksili, hivyo chaji chanya kwenye molekuli ya protini huongezeka.
Mkusanyiko wa kasheni katika protini pia huongezeka katika hali ya myeyusho wa wastani na kwa ziada ya arginine, histidine na lysine monoma. Katika mazingira ya alkali, chaji hasi ya molekuli ya polipeptidi huongezeka, kwani ziada ya ioni za hidrojeni hutumiwa katika uundaji wa molekuli za maji kwa kufunga vikundi vya hidroksili.
Vipengele vinavyobainisha umumunyifu wa protini
Hebu fikiria hali ambayo idadi ya chaji chanya na hasi kwenye helix ya protini ni sawa. PH ya kati katika kesi hii inaitwa hatua ya isoelectric. Malipo ya jumla ya macromolecule ya peptidi yenyewe inakuwa sifuri, na umumunyifu wake katika maji au kutengenezea polar itakuwa ndogo. Masharti ya nadharia ya kutengana kwa elektroliti yanasema kwamba umumunyifu wa dutu katika kutengenezea polar inayojumuisha dipoles itakuwa ya juu zaidi, ndivyo chembe za kiwanja kilichoyeyushwa zinavyogawanyika zaidi. Pia wanaelezea mambo ambayo huamua umumunyifuprotini: sehemu yao ya isoelektiki na utegemezi wa unyevu au utatuzi wa peptidi kwa jumla ya malipo ya macromolecule yake. Polima nyingi za darasa hili zina ziada ya -COO- vikundi na zina sifa za asidi kidogo. Isipokuwa ni protini za membrane zilizotajwa hapo awali na peptidi ambazo ni sehemu ya dutu ya nyuklia ya urithi - chromatin. Mwisho huitwa histones na hutamka sifa za kimsingi kutokana na kuwepo kwa idadi kubwa ya vikundi vya amino kwenye mnyororo wa polima.
Tabia ya protini kwenye uwanja wa umeme
Kwa madhumuni ya vitendo, mara nyingi inakuwa muhimu kutenganisha, kwa mfano, protini za damu katika sehemu au molekuli kuu mahususi. Kwa kufanya hivyo, unaweza kutumia uwezo wa molekuli za polymer zilizoshtakiwa ili kusonga kwa kasi fulani kwa electrodes katika uwanja wa umeme. Suluhisho iliyo na peptidi ya molekuli tofauti na malipo huwekwa kwenye carrier: karatasi au gel maalum. Kwa kupitisha msukumo wa umeme, kwa mfano, kupitia sehemu ya plasma ya damu, hadi sehemu 18 za protini za kibinafsi zinapatikana. Miongoni mwao: aina zote za globulins, pamoja na albin ya protini, ambayo sio tu sehemu muhimu zaidi (inachukua hadi 60% ya wingi wa peptidi za plasma ya damu), lakini pia ina jukumu kuu katika mchakato wa osmosis. na mzunguko wa damu.
Jinsi mkusanyiko wa chumvi unavyoathiri umumunyifu wa protini
Uwezo wa peptidi kuunda sio gel, povu na emulsion tu, lakini pia miyeyusho ni sifa muhimu inayoakisi sifa zao za kifizikia. Kwa mfano, alisoma hapo awaliAlbamu zinazopatikana kwenye endosperm ya mbegu za nafaka, maziwa na seramu ya damu haraka huunda suluhisho la maji na mkusanyiko wa chumvi zisizo na upande, kama vile kloridi ya sodiamu, kati ya asilimia 3 hadi 10. Kwa kutumia mfano wa albumini sawa, mtu anaweza kujua utegemezi wa umumunyifu wa protini kwenye mkusanyiko wa chumvi. Huyeyuka vizuri katika mmumunyo usiojaa wa sulfate ya amonia, na katika myeyusho uliojaa maji mengi hunyesha kwa kurudi nyuma na, kwa kupungua zaidi kwa mkusanyiko wa chumvi kwa kuongeza sehemu ya maji, hurejesha ganda lao la ugavi.
Kuweka chumvi
Athari za kemikali zilizoelezwa hapo juu za peptidi pamoja na miyeyusho ya chumvi inayoundwa na asidi kali na alkali huitwa s alting out. Inategemea utaratibu wa mwingiliano wa vikundi vya kazi vya kushtakiwa vya protini na ioni za chumvi - cations za chuma na anions ya mabaki ya asidi. Inaisha kwa kupoteza malipo kwenye molekuli ya peptidi, kupungua kwa shell yake ya maji, na kushikamana kwa chembe za protini. Kwa hivyo, zinanyesha, ambazo tutazijadili baadaye.
Mvua na mabadiliko ya asili
Asetoni na pombe ya ethyl huharibu ganda la maji linalozunguka protini katika muundo wa juu. Hata hivyo, hii haiambatani na neutralization ya malipo ya jumla juu yake. Mchakato huu unaitwa kunyesha, umumunyifu wa protini hupunguzwa sana, lakini hauishii kwa kubadilika kwa maji.
Molekuli za peptidi katika hali yao ya asili ni nyeti sana kwa vigezo vingi vya mazingira, kwa mfano, kwajoto na mkusanyiko wa misombo ya kemikali: chumvi, asidi au alkali. Kuimarisha hatua ya mambo haya yote katika hatua ya isoelectric husababisha uharibifu kamili wa utulivu wa intramolecular (madaraja ya disulfidi, vifungo vya peptidi), vifungo vya ushirikiano na hidrojeni katika polipeptidi. Hasa kwa haraka chini ya hali kama hizi, peptidi za globular hubadilika, huku zikipoteza kabisa sifa zao za kifizikia na kibaolojia.
