Proteinat (polipeptidet, proteinat) janë substanca makromolekulare, të cilat përfshijnë alfa-aminoacide të lidhura nga një lidhje peptide. Përbërja e proteinave në organizmat e gjallë përcaktohet nga kodi gjenetik. Si rregull, sinteza përdor një grup prej 20 aminoacide standarde.
Klasifikimi i proteinave
Ndarja e proteinave kryhet sipas kritereve të ndryshme:
- Forma e një molekule.
- Përbërja.
- Funksionet.
Sipas kriterit të fundit, proteinat klasifikohen:
- Për strukturore.
- I ushqyeshëm dhe i kursyer.
- Transport.
- Kontraktorët.
Proteinat strukturore
Këta përfshijnë elastinën, kolagjenin, keratinën, fibroinën. Polipeptidet strukturore janë të përfshirë në formimin e membranave qelizore. Ata mund të krijojnë kanale ose të kryejnë funksione të tjera në to.
Proteina ushqyese, ruajtëse
Polipeptidi ushqyes është kazeina. Për shkak të saj, organizmi në rritje pajiset me kalcium, fosfor dheaminoacide.
Proteinat rezervë janë fara të bimëve të kultivuara, e bardha e vezës. Ato konsumohen gjatë fazës së zhvillimit të embrioneve. Në trupin e njeriut, si te kafshët, proteinat nuk ruhen në rezervë. Ato duhet të merren rregullisht me ushqim, përndryshe zhvillimi i distrofisë ka të ngjarë.
Transport polipeptide
Hemoglobina është një shembull klasik i proteinave të tilla. Në gjak gjenden edhe polipeptide të tjera të përfshira në lëvizjen e hormoneve, lipideve dhe substancave të tjera.
Membranat qelizore përmbajnë proteina që kanë aftësinë të transportojnë jone, aminoacide, glukozë dhe komponime të tjera nëpër membranën qelizore.
Proteinat kontraktile
Funksionet e këtyre polipeptideve lidhen me punën e fibrave të muskujve. Për më tepër, ato sigurojnë lëvizjen e qerpikëve dhe flagjelave në protozoa. Proteinat kontraktuese kryejnë funksionin e transportimit të organeleve brenda qelizës. Për shkak të pranisë së tyre, sigurohet një ndryshim në format qelizore.
Shembuj të proteinave kontraktile janë miozina dhe aktina. Vlen të thuhet se këto polipeptide gjenden jo vetëm në qelizat e fibrave të muskujve. Proteinat kontraktuese kryejnë detyrat e tyre pothuajse në të gjitha indet shtazore.
Karakteristikat
Një polipeptid individual, tropomyosin, gjendet në qeliza. Proteina kontraktuese e muskujve miozina është polimeri i saj. Formon një kompleks me aktinën.
Proteinat kontraktuese të muskujve nuk treten në ujë.
Shkalla e sintezës së polipeptideve
Rregullohet nga tiroidja dhehormonet steroide. Duke depërtuar në qelizë, ato lidhen me receptorë të veçantë. Kompleksi i formuar depërton në bërthamën e qelizës dhe lidhet me kromatinë. Kjo rrit shkallën e sintezës së polipeptideve në nivelin e gjenit.
gjenet aktive sigurojnë sintezë të shtuar të ARN-së të caktuar. Ai largohet nga bërthama, shkon në ribozome dhe aktivizon sintezën e proteinave, enzimave ose hormoneve të reja strukturore ose kontraktuese. Ky është efekti anabolik i gjeneve.
Ndërkohë, sinteza e proteinave në qeliza është një proces mjaft i ngad altë. Kërkon kosto të larta energjie dhe materiale plastike. Prandaj, hormonet nuk janë në gjendje të kontrollojnë shpejt metabolizmin. Detyra e tyre kryesore është të rregullojnë rritjen, diferencimin dhe zhvillimin e qelizave në trup.
Tkurrje muskulore
Është një shembull kryesor i funksionit kontraktues të proteinave. Gjatë hulumtimit, u zbulua se baza e tkurrjes së muskujve është një ndryshim në vetitë fizike të polipeptidit.
Funksioni kontraktues kryhet nga proteina aktomyosin, e cila ndërvepron me acidin adenozinë trifosforik. Kjo lidhje shoqërohet me tkurrje të miofibrileve. Një ndërveprim i tillë mund të vërehet jashtë trupit.
Për shembull, nëse fibrat muskulore të njomura (të maceruara) në ujë, pa ngacmueshmëri, ekspozohen ndaj një tretësire të adenozinës trifosfatit, do të fillojë tkurrja e tyre e mprehtë, e ngjashme me tkurrjen e muskujve të gjallë. Kjo përvojë ka një rëndësi të madhe praktike. Ai dëshmon faktin setkurrja e muskujve kërkon një reaksion kimik të proteinave kontraktuese me një substancë të pasur me energji.
Veprimi i vitaminës E
Nga njëra anë, është antioksidanti kryesor ndërqelizor. Vitamina E mbron yndyrnat dhe komponimet e tjera që oksidohen lehtësisht nga oksidimi. Në të njëjtën kohë, ai vepron si një bartës elektroni dhe merr pjesë në reaksionet redoks, të cilat shoqërohen me ruajtjen e energjisë së çliruar.
Mungesa e vitaminës E shkakton atrofi të indit muskulor: përmbajtja e miozinës proteinike kontraktuese zvogëlohet ndjeshëm dhe ajo zëvendësohet nga kolagjeni, një polipeptid inert.
Specifikiteti i miozinës
Konsiderohet si një nga proteinat kryesore kontraktuese. Ai përbën rreth 55% të përmbajtjes totale të polipeptideve në indet e muskujve.
Filamente (filamente të trasha) të miofibrileve përbëhen nga miozina. Molekula përmban një pjesë të gjatë fibrilare, e cila ka një strukturë me dy spirale, dhe koka (struktura globulare). Miozina përmban 6 nënnjësi: 2 zinxhirë të rëndë dhe 4 të lehtë të vendosur në pjesën globulare.
Detyra kryesore e rajonit fibrilar është aftësia për të formuar tufa filamentesh të miozinës ose protofibrile të trasha.
Në kokat janë vendi aktiv i ATPazës dhe qendra lidhëse e aktinës. Kjo siguron hidrolizën e ATP dhe lidhjen me filamentet e aktinës.
Variantet
Nënllojet e aktinës dhe miozinës janë:
- Dynein e flagjelave dhe qerpikëveprotozoa.
- Spectrinë në membranat e eritrociteve.
- Neurostenina e membranave perisinaptike.
Polipeptidet bakteriale përgjegjëse për lëvizjen e substancave të ndryshme në një gradient përqendrimi mund t'i atribuohen gjithashtu varieteteve të aktinës dhe miozinës. Ky proces quhet edhe kemotaksë.
Roli i acidit trifosforik adenozine
Nëse vendosni filamente aktomiozine në një tretësirë acidi, shtoni jonet e kaliumit dhe magnezit, mund të shihni që ato janë shkurtuar. Në këtë rast vërehet zbërthimi i ATP. Ky fenomen tregon se zbërthimi i acidit adenozintrifosforik ka një lidhje të caktuar me ndryshimin e vetive fiziko-kimike të proteinës kontraktuese dhe, rrjedhimisht, me punën e muskujve. Ky fenomen u identifikua për herë të parë nga Szent-Gyorgyi dhe Engelhardt.
Sinteza dhe zbërthimi i ATP janë thelbësore në procesin e shndërrimit të energjisë kimike në energji mekanike. Gjatë zbërthimit të glikogjenit, i shoqëruar nga prodhimi i acidit laktik, si në defosforilimin e acideve adenozinotrifosforike dhe kreatine fosforike, nuk kërkohet pjesëmarrja e oksigjenit. Kjo shpjegon aftësinë e një muskuli të izoluar për të funksionuar në kushte anaerobe.
Acidi laktik dhe produktet e formuara gjatë zbërthimit të acideve fosforike të adenozinës trifosforike dhe kreatinës grumbullohen në fibrat e muskujve që lodhen kur punojnë në një mjedis anaerobik. Si rezultat, rezervat e substancave shteren, gjatë ndarjes së të cilave lirohet energjia e nevojshme. Nëse një muskul i lodhur vendoset në një mjedis që përmban oksigjen, do të ndodhëkonsumoje atë. Një pjesë e acidit laktik do të fillojë të oksidohet. Si rezultat, formohet uji dhe dioksidi i karbonit. Energjia e çliruar do të përdoret për risintezën e kreatinës fosforike, acideve adenozine trifosforike dhe glikogjenit nga produktet e kalbjes. Për shkak të kësaj, muskujt do të fitojnë përsëri aftësinë për të punuar.
Muskuli skeletor
Vetitë individuale të polipeptideve mund të shpjegohen vetëm me shembullin e funksioneve të tyre, d.m.th. kontributin e tyre në aktivitete komplekse. Ndër strukturat e pakta për të cilat është krijuar një korrelacion midis funksionit të proteinave dhe organeve, muskujt skeletorë meritojnë vëmendje të veçantë.
Qeliza e saj aktivizohet nga impulset nervore (sinjale të drejtuara nga membrana). Molekularisht, tkurrja bazohet në ciklin e urave të kryqëzuara përmes ndërveprimeve periodike midis aktinës, miozinës dhe Mg-ATP. Proteinat që lidhin kalciumin dhe jonet e Ca veprojnë si ndërmjetës midis efektorëve dhe sinjaleve nervore.
Ndërmjetësimi kufizon shpejtësinë e përgjigjes ndaj impulseve "ndezje/fikje" dhe parandalon kontraktimet spontane. Në të njëjtën kohë, disa lëkundje (luhatje) të fibrave muskulore të volantit të insekteve me krahë nuk kontrollohen nga jone ose komponime të ngjashme me molekulare të ulët, por drejtpërdrejt nga proteinat kontraktuese. Për shkak të kësaj, janë të mundshme kontraktimet shumë të shpejta, të cilat pas aktivizimit vazhdojnë vetë.
Vetitë e kristaleve të lëngëta të polipeptideve
Kur shkurtoni fibrat e muskujveperiudha e rrjetës së formuar nga protofibrilet ndryshon. Kur një rrjetë me filamente të holla hyn në një strukturë elementësh të trashë, simetria tetragonale zëvendësohet nga ajo gjashtëkëndore. Ky fenomen mund të konsiderohet një tranzicion polimorfik në një sistem kristal të lëngët.
Veçoritë e proceseve mekanokimike
Ato zbresin në shndërrimin e energjisë kimike në energji mekanike. Aktiviteti i ATP-azës së membranave qelizore mitokondriale është i ngjashëm me veprimin e sistemit të jozinës të muskujve skeletorë. Karakteristikat e përbashkëta vërehen edhe në vetitë e tyre mekanike: ato reduktohen nën ndikimin e ATP.
Rrjedhimisht, një proteinë kontraktile duhet të jetë e pranishme në membranat mitokondriale. Dhe ai është me të vërtetë atje. Është vërtetuar se polipeptidet kontraktile janë të përfshirë në mekanokiminë mitokondriale. Megjithatë, doli gjithashtu se fosfatidilinositoli (lipid i membranës) gjithashtu luan një rol të rëndësishëm në procese.
Extra
Molekula e proteinës së miozinës jo vetëm që kontribuon në tkurrjen e muskujve të ndryshëm, por gjithashtu mund të marrë pjesë në procese të tjera ndërqelizore. Kjo, në veçanti, ka të bëjë me lëvizjen e organeleve, lidhjen e filamenteve të aktinës me membranat, formimin dhe funksionimin e citoskeletit, etj. Pothuajse gjithmonë, molekula ndërvepron në një mënyrë ose në një tjetër me aktinën, e cila është kontraktimi i dytë kyç. proteina.
Është vërtetuar se molekulat e aktomyosinës mund të ndryshojnë gjatësinë nën ndikimin e energjisë kimike të çliruar kur një mbetje e acidit fosforik shkëputet nga ATP. Me fjalë të tjera, ky processhkakton tkurrje të muskujve.
Sistemi ATP vepron kështu si një lloj akumuluesi i energjisë kimike. Sipas nevojës, shndërrohet drejtpërdrejt në mekanik përmes aktomiosinës. Në të njëjtën kohë, nuk ka asnjë karakteristikë të fazës së ndërmjetme të proceseve të ndërveprimit të elementeve të tjerë - kalimi në energji termike.
