Lielai daļai organisko vielu, kas veido dzīvu šūnu, ir raksturīgi lieli molekulārie izmēri, un tās ir biopolimēri. Tie ietver olb altumvielas, kas veido no 50 līdz 80% no visas šūnas sausās masas. Olb altumvielu monomēri ir aminoskābes, kas ir savstarpēji saistītas ar peptīdu saitēm. Olb altumvielu makromolekulām ir vairāki organizācijas līmeņi, un tās šūnā veic vairākas svarīgas funkcijas: veidojošas, aizsargājošas, katalītiskas, motoriskas utt. Mūsu rakstā mēs aplūkosim peptīdu strukturālās iezīmes, kā arī sniegsim globulāro un fibrilāro proteīnu piemērus. kas veido cilvēka ķermeni.
Polipeptīdu makromolekulu organizācijas formas
Aminoskābju atlikumi ir secīgi savienoti viens ar otru ar stiprām kovalentām saitēm, ko saucpeptīds. Tie ir diezgan spēcīgi un saglabā proteīna primāro struktūru stabilā stāvoklī, kam ir ķēdes forma. Sekundārā forma rodas, kad polipeptīdu ķēde ir savīti alfa spirālē. To stabilizē papildus veidojas ūdeņraža saites. Terciārajai jeb natīvajai konfigurācijai ir būtiska nozīme, jo lielākajai daļai globulāro proteīnu dzīvā šūnā ir tieši šāda struktūra. Spirāle ir iepakota sfēras vai lodītes formā. Tā stabilitāte ir saistīta ne tikai ar jaunu ūdeņraža saišu parādīšanos, bet arī ar disulfīda tiltu veidošanos. Tie rodas sēra atomu mijiedarbības dēļ, kas veido aminoskābi cisteīnu. Svarīgu lomu terciārās struktūras veidošanā spēlē hidrofilās un hidrofobās mijiedarbības starp atomu grupām peptīdu struktūrā. Ja globulārais proteīns apvienojas ar tām pašām molekulām caur neolb altumvielu komponentu, piemēram, metāla jonu, tad rodas kvartāra konfigurācija - polipeptīda augstākā organizācijas forma.
Fibrilārie proteīni
Saraušanās, motora un būvfunkcijas šūnā veic olb altumvielas, kuru makromolekulas izskatās pēc plāniem pavedieniem - fibrilām. Polipeptīdi, kas veido ādas, matu un nagu šķiedras, tiek klasificēti kā fibrilāras sugas. Slavenākie no tiem ir kolagēns, keratīns un elastīns. Tie ūdenī nešķīst, bet var tajā uzbriest, veidojot lipīgu un viskozu masu. Lineāras struktūras peptīdi ir arī daļa no skaldīšanas vārpstas pavedieniem, veidojot šūnas mitotisko aparātu. Viņi irpievienoties hromosomām, sarauties un izstiept tās līdz šūnas poliem. Šis process tiek novērots mitozes anafāzē - ķermeņa somatisko šūnu dalīšanās, kā arī dzimumšūnu dalīšanās reducēšanas un vienādošanas stadijās - meiozē. Atšķirībā no lodveida proteīna, fibrillas spēj ātri izstiepties un sarauties. Skropstu-kurpju skropstas, euglena zaļo jeb vienšūnu aļģu flagellas - hlamidomonas ir būvētas no fibrilām un veic kustības funkcijas vienkāršākajos organismos. Muskuļu proteīnu – aktīna un miozīna, kas ir daļa no muskuļu audiem, kontrakcija nosaka dažādas skeleta muskuļu kustības un uztur cilvēka ķermeņa muskuļu skeletu.
Globveida proteīnu struktūra
Peptīdi - dažādu vielu molekulu nesēji, aizsargājošie proteīni - imūnglobulīni, hormoni - tas ir nepilnīgs olb altumvielu saraksts, kuru terciārajai struktūrai ir lodītes forma - lodītes. Asinīs ir noteiktas olb altumvielas, kurām uz virsmas ir noteiktas zonas – aktīvie centri. Ar viņu palīdzību viņi atpazīst un piestiprina sev bioloģiski aktīvo vielu molekulas, ko ražo jauktas un iekšējās sekrēcijas dziedzeri. Ar lodveida proteīnu palīdzību vairogdziedzera un dzimumdziedzeru, virsnieru dziedzeru, aizkrūts dziedzera, hipofīzes hormoni tiek nogādāti noteiktās cilvēka ķermeņa šūnās, kas aprīkotas ar īpašiem receptoriem to atpazīšanai.
Membrānas polipeptīdi
Šūnu membrānu struktūras šķidruma mozaīkas modelis ir vislabāk pielāgots to svarīgajām funkcijām: barjera,receptors un transports. Tajā iekļautās olb altumvielas veic noteiktu vielu, piemēram, glikozes, aminoskābju uc jonu un daļiņu transportēšanu. Globulāro nesējproteīnu īpašības var pētīt, piemēram, izmantojot nātrija-kālija sūkni. Tas veic jonu pāreju no šūnas uz starpšūnu telpu un otrādi. Nātrija joni nepārtraukti pārvietojas šūnas citoplazmas vidū, un kālija katjoni nepārtraukti pārvietojas no šūnas. Šo jonu vēlamās koncentrācijas pārkāpums izraisa šūnu nāvi. Lai novērstu šos draudus, šūnu membrānā tiek iebūvēts īpašs proteīns. Lodveida proteīnu struktūra ir tāda, ka tie satur katjonus Na+ un K+pret koncentrācijas gradientu, izmantojot adenozīntrifosforskābes enerģiju.
Insulīna struktūra un funkcija
Šīstošie sfēriskas struktūras proteīni, kas ir terciārā formā, cilvēka organismā darbojas kā vielmaiņas regulatori. Insulīnu ražo Langerhansa saliņu beta šūnas, un tas kontrolē glikozes līmeni asinīs. Tas sastāv no divām polipeptīdu ķēdēm (α- un β-formām), kas savienotas ar vairākiem disulfīda tiltiem. Tās ir kovalentās saites, kas rodas starp sēru saturošās aminoskābes - cisteīna - molekulām. Aizkuņģa dziedzera hormons galvenokārt sastāv no sakārtotas aminoskābju vienību secības, kas sakārtotas alfa spirāles formā. Nelielai tā daļai ir β-struktūra un aminoskābju atlikumi bez stingras orientācijas telpā.
Hemoglobīns
Klasisks lodveida peptīdu piemērsAsins olb altumviela, kas izraisa asins sarkano krāsu, ir hemoglobīns. Olb altumviela satur četrus polipeptīdu reģionus alfa un beta spirāles veidā, kurus savieno neolb altumvielu komponents - hēms. To attēlo dzelzs jons, kas saista polipeptīdu ķēdes vienā apstiprinājumā, kas saistīts ar kvartāro formu. Skābekļa daļiņas tiek pievienotas proteīna molekulai (šajā formā to sauc par oksihemoglobīnu) un pēc tam tiek transportētas uz šūnām. Tas nodrošina normālu disimilācijas procesu norisi, jo, lai iegūtu enerģiju, šūna oksidē tajā nonākušās organiskās vielas.
Asins proteīna loma gāzes transportēšanā
Papildus skābeklim hemoglobīns spēj piesaistīt arī oglekļa dioksīdu. Oglekļa dioksīds rodas kā katabolisko šūnu reakciju blakusprodukts, un tas ir jānoņem no šūnām. Ja ieelpotais gaiss satur tvana gāzi – tvana gāzi, tas spēj izveidot spēcīgu saiti ar hemoglobīnu. Šajā gadījumā bezkrāsaina un bez smaržas toksiska viela elpošanas procesā ātri iekļūst ķermeņa šūnās, izraisot saindēšanos. Īpaši jutīgas pret augstu oglekļa monoksīda koncentrāciju ir smadzeņu struktūras. Ir iegarenās smadzenēs esošā elpošanas centra paralīze, kas izraisa nāvi no nosmakšanas.
Savā rakstā mēs pētījām peptīdu struktūru, struktūru un īpašības, kā arī sniedzām piemērus globulāriem proteīniem, kas cilvēka organismā veic vairākas svarīgas funkcijas.
