Një nga përkufizimet e jetës është si më poshtë: "Jeta është një mënyrë e ekzistencës së trupave proteinikë". Në planetin tonë, pa përjashtim, të gjithë organizmat përmbajnë substanca të tilla organike si proteinat. Ky artikull do të përshkruajë proteinat e thjeshta dhe komplekse, do të identifikojë ndryshimet në strukturën molekulare dhe gjithashtu do të marrë në konsideratë funksionet e tyre në qelizë.
Çfarë janë proteinat
Nga pikëpamja biokimike, këto janë polimere organike me molekulare të lartë, monomerët e të cilëve janë 20 lloje të aminoacideve të ndryshme. Ato janë të ndërlidhura me lidhje kimike kovalente, të quajtura ndryshe lidhje peptide. Meqenëse monomerët e proteinave janë komponime amfoterike, ato përmbajnë një grup amino dhe një grup funksional karboksil. Një lidhje kimike CO-NH ndodh midis tyre.
Nëse një polipeptid përbëhet nga mbetje aminoacide, ai formon një proteinë të thjeshtë. Molekulat e polimerit që përmbajnë gjithashtu jone metalike, vitamina, nukleotide, karbohidrate janë proteina komplekse. Më pas nemerrni parasysh strukturën hapësinore të polipeptideve.
Nivelet e organizimit të molekulave të proteinave
Ata vijnë në katër konfigurime të ndryshme. Struktura e parë është lineare, është më e thjeshta dhe ka formën e një zinxhiri polipeptid; gjatë spiralizimit të tij, formohen lidhje shtesë hidrogjeni. Ata stabilizojnë spiralen, e cila quhet strukturë dytësore. Niveli terciar i organizimit ka proteina të thjeshta dhe komplekse, shumica e qelizave bimore dhe shtazore. Konfigurimi i fundit, kuaternari, lind nga ndërveprimi i disa molekulave të strukturës vendase, të bashkuara nga koenzimat, kjo është struktura e proteinave komplekse që kryejnë funksione të ndryshme në trup.
Diversiteti i proteinave të thjeshta
Ky grup polipeptidësh nuk është i shumtë. Molekulat e tyre përbëhen vetëm nga mbetje aminoacide. Proteinat përfshijnë, për shembull, histonet dhe globulinat. Të parat paraqiten në strukturën e bërthamës dhe kombinohen me molekulat e ADN-së. Grupi i dytë - globulinat - konsiderohen përbërësit kryesorë të plazmës së gjakut. Një proteinë e tillë si gama globulina kryen funksionet e mbrojtjes imune dhe është një antitrup. Këto komponime mund të formojnë komplekse që përfshijnë karbohidrate komplekse dhe proteina. Proteinat e thjeshta fibrilare si kolagjeni dhe elastina janë pjesë e indit lidhës, kërcit, tendinave dhe lëkurës. Funksionet e tyre kryesore janë ndërtimi dhe mbështetja.
Tubulina proteinike është pjesë e mikrotubulave, të cilat janë përbërës të qerpikëve dhe flagjelave të organizmave të tillë njëqelizorë si ciliatet, euglena, flagjelat parazitare. E njëjta proteinë gjendet në organizmat shumëqelizorë (flagjelat e spermës, qerpiku i vezës, epiteli ciliar i zorrëve të vogla).
Proteina e albuminës kryen një funksion ruajtjeje (për shembull, e bardha e vezës). Në endospermën e farave të bimëve të drithërave - thekër, oriz, grurë - grumbullohen molekulat e proteinave. Ato quhen përfshirje qelizore. Këto substanca përdoren nga embrioni i farës në fillim të zhvillimit të tij. Përveç kësaj, përmbajtja e lartë e proteinave në kokrrat e grurit është një tregues shumë i rëndësishëm i cilësisë së miellit. Buka e pjekur nga mielli i pasur me gluten ka shije të lartë dhe është më e shëndetshme. Gluteni përmbahet në të ashtuquajturat varietete të grurit të fortë. Plazma e gjakut e peshqve në det të thellë përmban proteina që i pengojnë ata të vdesin nga i ftohti. Ata kanë veti antifriz, duke parandaluar vdekjen e trupit në temperatura të ulëta të ujit. Nga ana tjetër, muri qelizor i baktereve termofile që jetojnë në burimet gjeotermale përmban proteina që mund të ruajnë konfigurimin e tyre natyror (strukturën terciare ose kuaternare) dhe të mos denatyrohen në intervalin e temperaturës nga +50 në + 90 °С.
Proteids
Këto janë proteina komplekse, të cilat karakterizohen nga një diversitet i madh për shkak të funksioneve të ndryshme që kryejnë. Siç u përmend më herët, ky grup polipeptidësh, përveç pjesës proteinike, përmban një grup protetik. Nën ndikimin e faktorëve të ndryshëm, si temperatura e lartë, kripërat e metaleve të rënda, alkalet e koncentruara dhe acidet, proteinat komplekse mund të ndryshojnëformë hapësinore, duke e thjeshtuar atë. Ky fenomen quhet denatyrim. Struktura e proteinave komplekse prishet, lidhjet hidrogjenore prishen dhe molekulat humbasin vetitë dhe funksionet e tyre. Si rregull, denatyrimi është i pakthyeshëm. Por për disa polipeptide që kryejnë funksione katalitike, motorike dhe sinjalizuese, është i mundur rinaturimi - restaurimi i strukturës natyrale të proteinës.
Nëse veprimi i faktorit destabilizues ndodh për një kohë të gjatë, molekula e proteinës shkatërrohet plotësisht. Kjo çon në ndarjen e lidhjeve peptide të strukturës parësore. Nuk është më e mundur të rivendosni proteinën dhe funksionet e saj. Ky fenomen quhet shkatërrim. Një shembull është zierja e vezëve të pulës: proteina e lëngshme - albumina, e cila është në strukturën terciare, shkatërrohet plotësisht.
Biosinteza e proteinave
Kujtojmë edhe një herë se përbërja e polipeptideve të organizmave të gjallë përfshin 20 aminoacide, ndër të cilat ka edhe ato thelbësore. Këto janë lizina, metionina, fenilalanina, etj. Ato hyjnë në qarkullimin e gjakut nga zorra e hollë pas zbërthimit të produkteve proteinike në të. Për të sintetizuar aminoacide jo thelbësore (alaninë, prolinë, serinë), kërpudhat dhe kafshët përdorin komponime që përmbajnë azot. Bimët, duke qenë autotrofe, formojnë në mënyrë të pavarur të gjitha monomeret e nevojshme të përbërjes, që përfaqësojnë proteina komplekse. Për ta bërë këtë, ata përdorin nitrate, amoniak ose azot të lirë në reaksionet e tyre të asimilimit. Në mikroorganizma, disa specie i sigurojnë vetes një grup të plotë aminoacidesh, ndërsa në të tjera sintetizohen vetëm disa monomere. Fazatbiosinteza e proteinave ndodh në qelizat e të gjithë organizmave të gjallë. Transkriptimi ndodh në bërthamë dhe përkthimi ndodh në citoplazmën e qelizës.
Faza e parë - sinteza e pararendësit të mRNA ndodh me pjesëmarrjen e enzimës ARN polimerazë. Ai thyen lidhjet hidrogjenore midis fijeve të ADN-së dhe në njërën prej tyre, sipas parimit të komplementaritetit, mbledh një molekulë para-mARN. Ai i nënshtrohet prerjes, domethënë maturohet dhe më pas del nga bërthama në citoplazmë, duke formuar një acid ribonukleik të matricës.
Për zbatimin e fazës së dytë, është e nevojshme të kemi organele të veçanta - ribozome, si dhe molekula të acideve ribonukleike informative dhe transportuese. Një kusht tjetër i rëndësishëm është prania e molekulave ATP, pasi reaksionet e shkëmbimit plastik, të cilat përfshijnë biosintezën e proteinave, ndodhin me thithjen e energjisë.
Enzimat, struktura dhe funksionet e tyre
Ky është një grup i madh proteinash (rreth 2000) që veprojnë si substanca që ndikojnë në shpejtësinë e reaksioneve biokimike në qeliza. Ato mund të jenë të thjeshta (trepsin, pepsin) ose kompleks. Proteinat komplekse përbëhen nga një koenzim dhe një apoenzim. Specifikimi i vetë proteinës në lidhje me përbërjet mbi të cilat ajo vepron përcakton koenzimën dhe aktiviteti i proteinave vërehet vetëm kur përbërësi proteinik shoqërohet me apoenzimën. Aktiviteti katalitik i një enzime nuk varet nga e gjithë molekula, por vetëm nga zona aktive. Struktura e saj korrespondon me strukturën kimike të substancës së katalizuar sipas parimit"kyç-kyç", kështu që veprimi i enzimave është rreptësisht specifik. Funksionet e proteinave komplekse janë pjesëmarrja në proceset metabolike dhe përdorimi i tyre si pranues.
Klasat e proteinave komplekse
Ato janë zhvilluar nga biokimistët bazuar në 3 kritere: vetitë fizike dhe kimike, veçoritë funksionale dhe veçoritë specifike strukturore të proteinave. Grupi i parë përfshin polipeptide që ndryshojnë në vetitë elektrokimike. Ato ndahen në bazë, neutrale dhe acidike. Në lidhje me ujin, proteinat mund të jenë hidrofile, amfifilike dhe hidrofobike. Grupi i dytë përfshin enzimat, të cilat u konsideruan nga ne më herët. Grupi i tretë përfshin polipeptide që ndryshojnë në përbërjen kimike të grupeve protetike (këto janë kromoproteinat, nukleoproteinat, metaloproteinat).
Le të shqyrtojmë më në detaje vetitë e proteinave komplekse. Për shembull, një proteinë acidike që është pjesë e ribozomeve përmban 120 aminoacide dhe është universale. Gjendet në organelet që sintetizojnë proteinat e qelizave prokariote dhe eukariote. Një tjetër përfaqësues i këtij grupi, proteina S-100, përbëhet nga dy zinxhirë të lidhur nga një jon kalciumi. Është pjesë e neuroneve dhe neuroglisë - indi mbështetës i sistemit nervor. Një pronë e përbashkët e të gjitha proteinave acidike është një përmbajtje e lartë e acideve karboksilike dybazike: glutamike dhe aspartike. Proteinat alkaline përfshijnë histonet - proteinat që janë pjesë e acideve nukleike të ADN-së dhe ARN-së. Një tipar i përbërjes së tyre kimike është një sasi e madhe lizine dhe arginine. Histonet, së bashku me kromatinën e bërthamës, formojnë kromozomet - strukturat më të rëndësishme të trashëgimisë qelizore. Këto proteina janë të përfshira në proceset e transkriptimit dhe përkthimit. Proteinat amfifilike janë gjerësisht të pranishme në membranat qelizore, duke formuar një shtresë të dyfishtë lipoproteinike. Kështu, duke studiuar grupet e proteinave komplekse të konsideruara më sipër, ne u bindëm se vetitë e tyre fiziko-kimike përcaktohen nga struktura e përbërësit proteinik dhe grupet protetike.
Disa proteina komplekse të membranës qelizore janë në gjendje të njohin dhe të përgjigjen ndaj komponimeve të ndryshme kimike, siç janë antigjenet. Ky është një funksion sinjalizues i proteinave, është shumë i rëndësishëm për proceset e përthithjes selektive të substancave që vijnë nga mjedisi i jashtëm dhe për mbrojtjen e tij.
Glikoproteinat dhe proteoglikanet
Janë proteina komplekse që ndryshojnë nga njëra-tjetra në përbërjen biokimike të grupeve protetike. Nëse lidhjet kimike ndërmjet përbërësit proteinik dhe pjesës karbohidrate janë kovalente-glikozide, substanca të tilla quhen glikoproteina. Apoenzima e tyre përfaqësohet nga molekula të mono- dhe oligosakarideve, shembuj të proteinave të tilla janë protrombina, fibrinogjeni (proteina të përfshira në koagulimin e gjakut). Hormonet kortiko- dhe gonadotropike, interferonet, enzimat e membranës janë gjithashtu glikoproteina. Në molekulat e proteoglikanit, pjesa e proteinave është vetëm 5%, pjesa tjetër bie në grupin protetik (heteropolisakaridi). Të dyja pjesët janë të lidhura me një lidhje glikozidike të grupeve OH-treonine dhe arginine dhe grupeve NH2-glutamine dhe lizine. Molekulat e proteoglikanit luajnë një rol shumë të rëndësishëm në metabolizmin ujë-kripë të qelizës. Më poshtëparaqet një tabelë të proteinave komplekse të studiuara nga ne.
| Glikoproteina | Proteoglikane |
| Përbërësit strukturorë të grupeve protetike | |
| 1. Monosakaridet (glukoza, galaktoza, manoza) | 1. Acidi hialuronik |
| 2. Oligosakaridet (m altozë, laktozë, saharozë) | 2. Acidi kondroitik. |
| 3. Amino derivatet e acetiluar të monosakarideve | 3. Heparina |
| 4. Deoksisakaride | |
| 5. Acidet neuramike dhe sialike | |
Metalloproteinat
Këto substanca përmbajnë jone të një ose më shumë metaleve në molekulat e tyre. Shqyrtoni shembuj të proteinave komplekse që i përkasin grupit të mësipërm. Këto janë kryesisht enzima të tilla si citokrom oksidaza. Ndodhet në kristat e mitokondrive dhe aktivizon sintezën e ATP. Ferrin dhe transferrin janë proteina që përmbajnë jone hekuri. E para i depoziton ato në qeliza, dhe e dyta është një proteinë transportuese në gjak. Një tjetër metaloproteinë është alfa-amelaza, ajo përmban jone kalciumi, është pjesë e pështymës dhe lëngut të pankreasit, duke marrë pjesë në zbërthimin e niseshtës. Hemoglobina është njëkohësisht një metaloproteinë dhe një kromproteinë. Kryen funksionet e një proteine transporti, që mbart oksigjen. Si rezultat, formohet përbërja e oksihemoglobinës. Kur monoksidi i karbonit, i quajtur ndryshe monoksidi i karbonit, thithet, molekulat e tij formojnë një përbërje shumë të qëndrueshme me hemoglobinën eritrocitare. Përhapet shpejt nëpër organe dhe inde, duke shkaktuar helmim.qelizat. Si rezultat, me thithjen e zgjatur të monoksidit të karbonit, vdekja ndodh nga mbytja. Hemoglobina gjithashtu transferon pjesërisht dioksidin e karbonit të formuar në proceset e katabolizmit. Me rrjedhjen e gjakut, dioksidi i karbonit hyn në mushkëri dhe veshka, dhe prej tyre - në mjedisin e jashtëm. Në disa krustace dhe molusqe, hemocyanina është proteina që mbart oksigjen. Në vend të hekurit, ai përmban jone bakri, kështu që gjaku i kafshëve nuk është i kuq, por blu.
Funksionet e klorofilit
Siç e përmendëm më herët, proteinat komplekse mund të formojnë komplekse me pigmente - substanca organike me ngjyrë. Ngjyra e tyre varet nga grupet kromoforme që thithin në mënyrë selektive spektra të caktuara të dritës së diellit. Në qelizat bimore ka plastide jeshile - kloroplaste që përmbajnë pigmentin klorofil. Ai përbëhet nga atomet e magnezit dhe fitoli i alkoolit polihidrik. Ato janë të lidhura me molekulat e proteinave, dhe vetë kloroplastet përmbajnë tilakoide (pllaka), ose membrana të lidhura në pirgje - grana. Ato përmbajnë pigmente fotosintetike - klorofile - dhe karotenoidë shtesë. Këtu janë të gjitha enzimat që përdoren në reaksionet fotosintetike. Kështu, kromoproteinat, të cilat përfshijnë klorofilin, kryejnë funksionet më të rëndësishme në metabolizëm, përkatësisht në reaksionet e asimilimit dhe disimilimit.
Proteinat virale
Ato mbahen nga përfaqësues të formave të jetës joqelizore që janë pjesë e mbretërisë së Vira. Viruset nuk kanë aparatin e tyre për sintetizimin e proteinave. Acidet nukleike, ADN ose ARN, mund të shkaktojnë sintezëgrimcat e veta nga vetë qeliza e infektuar me virusin. Viruset e thjeshta përbëhen vetëm nga molekula proteinash të montuara në mënyrë kompakte në struktura spirale ose poliedrike, siç është virusi i mozaikut të duhanit. Viruset komplekse kanë një membranë shtesë që është pjesë e membranës plazmatike të qelizës pritëse. Mund të përfshijë glikoproteina (virusi i hepatitit B, virusi i lisë). Funksioni kryesor i glikoproteinave është njohja e receptorëve specifikë në membranën e qelizës pritëse. Zarfat shtesë virale përfshijnë gjithashtu proteina enzimë që sigurojnë replikimin e ADN-së ose transkriptimin e ARN-së. Bazuar në sa më sipër, mund të nxirret përfundimi i mëposhtëm: proteinat e mbështjelljes së grimcave virale kanë një strukturë specifike që varet nga proteinat e membranës së qelizës pritëse.
Në këtë artikull, ne kemi karakterizuar proteinat komplekse, kemi studiuar strukturën dhe funksionet e tyre në qelizat e organizmave të ndryshëm të gjallë.
