Proteinat janë substanca organike. Këto komponime makromolekulare karakterizohen nga një përbërje e caktuar dhe dekompozohen në aminoacide pas hidrolizës. Molekulat e proteinave vijnë në një larmi formash, shumë prej të cilave përbëhen nga zinxhirë polipeptidikë të shumtë. Informacioni rreth strukturës së një proteine është i koduar në ADN dhe procesi i sintezës së proteinave quhet përkthim.
Përbërja kimike e proteinave
Proteina mesatare përmban:
- 52% karbon;
- 7% hidrogjen;
- 12% nitrogjen;
- 21% oksigjen;
- 3% squfur.
Molekulat e proteinave janë polimere. Për të kuptuar strukturën e tyre, është e nevojshme të dihet se cilat janë monomeret e tyre, aminoacidet.
Amino acide
Ato zakonisht ndahen në dy kategori: që ndodhin vazhdimisht dhe ndodhin herë pas here. Të parat përfshijnë 18 monomere proteinash dhe 2 amide të tjera: acidet aspartike dhe glutamike. Ndonjëherë ka vetëm tre acide.
Këto acide mund të klasifikohen në shumë mënyra: nga natyra e vargjeve anësore ose ngarkesa e radikaleve të tyre, ato mund të ndahen edhe me numrin e grupeve CN dhe COOH.
Struktura parësore e proteinave
Sekuenca e aminoacideve në një zinxhir proteinik përcaktonnivelet e tij të mëvonshme të organizimit, pronave dhe funksioneve. Lloji kryesor i lidhjes midis monomereve është peptidi. Ai formohet duke ndarë hidrogjenin nga një aminoacid dhe një grup OH nga një tjetër.
Niveli i parë i organizimit të një molekule proteine është sekuenca e aminoacideve në të, thjesht një zinxhir që përcakton strukturën e molekulave të proteinave. Ai përbëhet nga një "skelet" që ka një strukturë të rregullt. Ky është një sekuencë e përsëritur -NH-CH-CO-. Zinxhirët e veçantë anësor përfaqësohen nga radikalet e aminoacideve (R), vetitë e tyre përcaktojnë përbërjen e strukturës së proteinave.
Edhe nëse struktura e molekulave të proteinave është e njëjtë, ato mund të ndryshojnë në veti vetëm nga fakti se monomerët e tyre kanë një sekuencë të ndryshme në zinxhir. Rregullimi i aminoacideve në një proteinë përcaktohet nga gjenet dhe dikton disa funksione biologjike për proteinën. Sekuenca e monomereve në molekulat përgjegjëse për të njëjtin funksion është shpesh e afërt në specie të ndryshme. Molekula të tilla - të njëjta ose të ngjashme në organizim dhe që kryejnë të njëjtat funksione në lloje të ndryshme organizmash - janë proteina homologe. Struktura, vetitë dhe funksionet e molekulave të ardhshme janë përcaktuar tashmë në fazën e sintezës së zinxhirit të aminoacideve.
Disa veçori të përbashkëta
Struktura e proteinave është studiuar për një kohë të gjatë dhe analiza e strukturës së tyre parësore na lejoi të bëjmë disa përgjithësime. Shumica e proteinave karakterizohen nga prania e të njëzet aminoacideve, nga të cilat ka veçanërisht shumë glicinë, alaninë, acid aspartik, glutaminë dhe pak triptofan, argininë, metioninë,histidine. Përjashtimet e vetme janë grupe të caktuara të proteinave, për shembull, histonet. Ato nevojiten për paketimin e ADN-së dhe përmbajnë shumë histidinë.
Përgjithësimi i dytë: në proteinat globulare nuk ka modele të përgjithshme në alternimin e aminoacideve. Por edhe polipeptidet që janë të largëta në aktivitetin biologjik kanë fragmente të vogla identike të molekulave.
Struktura dytësore
Niveli i dytë i organizimit të zinxhirit polipeptid është rregullimi i tij hapësinor, i cili mbështetet nga lidhjet hidrogjenore. Alokoni α-spiralën dhe β-fishin. Një pjesë e zinxhirit nuk ka një strukturë të renditur, zona të tilla quhen amorfe.
Heliksi alfa i të gjitha proteinave natyrale është me dorën e djathtë. Radikalet anësore të aminoacideve në spirale janë gjithmonë të drejtuara nga jashtë dhe janë të vendosura në anët e kundërta të boshtit të saj. Nëse janë jopolare, ato grupohen në njërën anë të spirales, duke rezultuar në harqe që krijojnë kushte për konvergjencën e seksioneve të ndryshme spirale.
Beta-palosje - spirale shumë të zgjatura - priren të vendosen krah për krah në molekulën e proteinës dhe të formojnë shtresa paralele dhe jo-paralele me palosje β.
Struktura terciare e proteinave
Niveli i tretë i organizimit të një molekule proteine është palosja e spiraleve, palosjeve dhe seksioneve amorfe në një strukturë kompakte. Kjo është për shkak të ndërveprimit të radikaleve anësore të monomereve me njëri-tjetrin. Lidhje të tilla ndahen në disa lloje:
- formohen lidhje hidrogjeni midis radikalëve polare;
- hidrofobik– ndërmjet grupeve R jopolare;
- forcat elektrostatike të tërheqjes (lidhjet jonike) – ndërmjet grupeve ngarkesat e të cilëve janë të kundërta;
- ura disulfide midis radikaleve të cisteinës.
Lloji i fundit i lidhjes (–S=S-) është një ndërveprim kovalent. Urat disulfide forcojnë proteinat, struktura e tyre bëhet më e qëndrueshme. Por lidhje të tilla nuk kërkohen. Për shembull, mund të ketë shumë pak cisteinë në zinxhirin polipeptid, ose radikalët e saj ndodhen afër dhe nuk mund të krijojnë një "urë".
Niveli i katërt i organizimit
Jo të gjitha proteinat formojnë një strukturë kuaternare. Struktura e proteinave në nivelin e katërt përcaktohet nga numri i zinxhirëve polipeptidikë (protomerët). Ato janë të ndërlidhura nga të njëjtat lidhje si niveli i mëparshëm i organizimit, me përjashtim të urave disulfide. Një molekulë përbëhet nga disa protomerë, secili prej të cilëve ka strukturën e vet të veçantë (ose identike) terciare.
Të gjitha nivelet e organizimit përcaktojnë funksionet që do të kryejnë proteinat që rezultojnë. Struktura e proteinave në nivelin e parë të organizimit përcakton me shumë saktësi rolin e tyre të mëvonshëm në qelizë dhe në trup në tërësi.
Funksionet e proteinave
Është e vështirë të imagjinohet se sa i rëndësishëm është roli i proteinave në aktivitetin e qelizave. Më sipër, ne shqyrtuam strukturën e tyre. Funksionet e proteinave varen drejtpërdrejt nga ajo.
Duke kryer një funksion ndërtimi (strukturor), ato përbëjnë bazën e citoplazmës së çdo qelize të gjallë. Këto polimere janë materiali kryesor i të gjitha membranave qelizore kurKompleksohen me lipide. Kjo përfshin gjithashtu ndarjen e qelizës në ndarje, secila prej të cilave ka reagimet e veta. Fakti është se çdo kompleks i proceseve qelizore kërkon kushtet e veta, veçanërisht pH e mediumit luan një rol të rëndësishëm. Proteinat ndërtojnë ndarje të holla që e ndajnë qelizën në të ashtuquajturat ndarje. Dhe vetë fenomeni quhet ndarje.
Funksioni katalitik është të rregullojë të gjitha reaksionet e qelizës. Të gjitha enzimat janë proteina të thjeshta ose komplekse në origjinë.
Çdo lloj lëvizjeje e organizmave (puna e muskujve, lëvizja e protoplazmës në qelizë, dridhja e qerpikëve në protozoar, etj.) kryhet nga proteinat. Struktura e proteinave i lejon ato të lëvizin, të formojnë fibra dhe unaza.
Funksioni i transportit është se shumë substanca transportohen përmes membranës qelizore nga proteina të veçanta bartës.
Roli hormonal i këtyre polimereve është menjëherë i qartë: një numër i hormoneve janë proteina në strukturë, për shembull, insulina, oksitocina.
Funksioni rezervë përcaktohet nga fakti se proteinat janë në gjendje të formojnë depozita. Për shembull, valgumina e vezës, kazeina e qumështit, proteinat e farave bimore - ato ruajnë një sasi të madhe të lëndëve ushqyese.
Të gjitha tendinat, nyjet artikulare, kockat e skeletit, thundrat formohen nga proteinat, gjë që na çon në funksionin e tyre të radhës - mbështetës.
Molekulat e proteinave janë receptorë, që kryejnë njohjen selektive të substancave të caktuara. Në këtë rol janë veçanërisht të njohura glikoproteinat dhe lektinat.
Më e rëndësishmjafaktorët e imunitetit - antitrupat dhe sistemi i komplementit për nga origjina janë proteina. Për shembull, procesi i koagulimit të gjakut bazohet në ndryshimet në proteinën e fibrinogjenit. Muret e brendshme të ezofagut dhe stomakut janë të veshura me një shtresë mbrojtëse të proteinave mukoze - licina. Toksinat janë gjithashtu proteina me origjinë. Baza e lëkurës që mbron trupin e kafshëve është kolagjeni. Të gjitha këto funksione proteinike janë mbrojtëse.
Epo, funksioni i fundit është rregullator. Ka proteina që kontrollojnë punën e gjenomit. Kjo do të thotë, ato rregullojnë transkriptimin dhe përkthimin.
Pavarësisht se sa i rëndësishëm është roli i proteinave, struktura e proteinave është zbërthyer nga shkencëtarët për një kohë të gjatë. Dhe tani ata po zbulojnë mënyra të reja për ta përdorur këtë njohuri.
