Proteīni ir bioloģiski polimēri ar sarežģītu struktūru. Tiem ir augsta molekulmasa un tie sastāv no aminoskābēm, protezēšanas grupām, ko pārstāv vitamīni, lipīdu un ogļhidrātu ieslēgumi. Olb altumvielas, kas satur ogļhidrātus, vitamīnus, metālus vai lipīdus, sauc par kompleksiem. Vienkāršās olb altumvielas sastāv tikai no aminoskābēm, kas saistītas ar peptīdu saitēm.
Peptīdi
Neatkarīgi no vielas struktūras proteīnu monomēri ir aminoskābes. Tie veido pamata polipeptīdu ķēdi, no kuras tad veidojas proteīna fibrilārā vai lodveida struktūra. Tajā pašā laikā olb altumvielas var sintezēt tikai dzīvos audos – augu, baktēriju, sēnīšu, dzīvnieku un citās šūnās.
Vienīgie organismi, kas nevar apvienot olb altumvielu monomērus, ir vīrusi un vienšūņi. Visi pārējie spēj veidot strukturālas olb altumvielas. Bet kādas vielas ir olb altumvielu monomēri un kā tie veidojas? Lasiet par to un par olb altumvielu biosintēzi, par polipeptīdiem un sarežģītas olb altumvielu struktūras veidošanos, par aminoskābēm un to īpašībām.zemāk.
Vienīgais proteīna molekulas monomērs ir jebkura alfa aminoskābe. Olb altumviela ir polipeptīds, saistītu aminoskābju ķēde. Atkarībā no tā veidošanā iesaistīto aminoskābju skaita tiek izolēti dipeptīdi (2 atlikumi), tripeptīdi (3), oligopeptīdi (satur 2-10 aminoskābes) un polipeptīdi (daudz aminoskābju).
Proteīna struktūras apskats
Olb altumvielu struktūra var būt primāra, nedaudz sarežģītāka - sekundāra, vēl sarežģītāka - terciāra un vissarežģītākā - kvartāra.
Primārā struktūra ir vienkārša ķēde, kurā proteīna monomēri (aminoskābes) ir savienoti ar peptīdu saiti (CO-NH). Sekundārā struktūra ir alfa spirāle vai beta krokas. Terciārā ir vēl sarežģītāka trīsdimensiju proteīna struktūra, kas veidojās no sekundārās kovalento, jonu un ūdeņraža saišu veidošanās, kā arī hidrofobās mijiedarbības dēļ.
Kvartārā struktūra ir vissarežģītākā un raksturīga receptoru proteīniem, kas atrodas uz šūnu membrānām. Šī ir supramolekulāra (domēna) struktūra, kas veidojas vairāku molekulu kombinācijas rezultātā ar terciāru struktūru, kas papildināta ar ogļhidrātu, lipīdu vai vitamīnu grupām. Šajā gadījumā, tāpat kā primāro, sekundāro un terciāro struktūru gadījumā, proteīnu monomēri ir alfa-aminoskābes. Tos savieno arī peptīdu saites. Vienīgā atšķirība ir struktūras sarežģītība.
Aminoskābes
Vienīgie monomēriolb altumvielu molekulas ir alfa aminoskābes. Tie ir tikai 20, un tie ir gandrīz dzīves pamats. Pateicoties peptīdu saites parādīšanās, kļuva iespējama proteīnu sintēze. Un pats proteīns pēc tam sāka pildīt struktūru veidojošas, receptoru, fermentatīvās, transportēšanas, starpnieka un citas funkcijas. Pateicoties tam, dzīvs organisms funkcionē un spēj vairoties.
Pati alfa aminoskābe ir organiska karbonskābe ar aminogrupu, kas pievienota alfa oglekļa atomam. Pēdējais atrodas blakus karboksilgrupai. Šajā gadījumā olb altumvielu monomērus uzskata par organiskām vielām, kuru gala oglekļa atoms satur gan amīnu, gan karboksilgrupu.
Aminoskābju savienojums peptīdos un proteīnos
Aminoskābes tiek savienotas dimēros, trimeros un polimēros, izmantojot peptīdu saiti. Tas veidojas, atdalot hidroksilgrupu (-OH) no vienas alfa-aminoskābes karboksilgrupas un ūdeņradi (-H) no citas alfa-aminoskābes aminogrupas. Mijiedarbības rezultātā tiek atdalīts ūdens, un karboksilgalā paliek C=O vieta ar brīvu elektronu netālu no karboksilatlikuma oglekļa. Citas skābes aminogrupā ir atlikums (NH) ar esošu brīvo radikāli pie slāpekļa atoma. Tas ļauj savienot divus radikāļus, lai izveidotu saiti (CONH). To sauc par peptīdu.
Alfa aminoskābju varianti
Ir zināmas 23 alfa-aminoskābes. Viņi iruzskaitīti kā: glicīns, valīns, alanīns, izolecīns, leicīns, glutamāts, aspartāts, ornitīns, treonīns, serīns, lizīns, cistīns, cisteīns, fenilalanīns, metionīns, tirozīns, prolīns, triptofāns, hidroksiprolīns, arginīns, asparagitīns un. Atkarībā no tā, vai cilvēka ķermenis tās var sintezēt, šīs aminoskābes iedala nebūtiskās un nebūtiskās.
Nebūtisku un neaizvietojamo aminoskābju jēdziens
Aizvietojamās vielas var sintezēt cilvēka organisms, savukārt būtiskajām lietām ir jānāk tikai no pārtikas. Tajā pašā laikā proteīnu biosintēzei svarīgas ir gan neaizvietojamās, gan neaizvietojamās skābes, jo bez tām sintēzi nevar pabeigt. Bez vienas aminoskābes, pat ja visas pārējās ir klāt, nav iespējams izveidot tieši to proteīnu, kas šūnai nepieciešams savu funkciju veikšanai.
Viena kļūda jebkurā no biosintēzes posmiem - un proteīns vairs nav piemērots, jo elektronisko blīvumu un starpatomu mijiedarbības pārkāpuma dēļ tas nespēs savākties vēlamajā struktūrā. Tāpēc cilvēkam (un citiem organismiem) ir svarīgi lietot olb altumvielu pārtiku, kas satur neaizstājamās aminoskābes. To trūkums pārtikā izraisa vairākus olb altumvielu metabolisma traucējumus.
Peptīdu saites veidošanas process
Vienīgie proteīnu monomēri ir alfa-aminoskābes. Tie pakāpeniski apvienojas polipeptīdu ķēdē, kuras struktūra ir iepriekš saglabāta DNS (vai RNS, ja tiek ņemta vērā baktēriju biosintēze) ģenētiskajā kodā. Olb altumviela ir stingra aminoskābju atlikumu secība. Šī ir ķēde, kas pasūtīta noteiktāstruktūra, kas šūnā veic iepriekš ieprogrammētu funkciju.
Olb altumvielu biosintēzes posmu secība
Proteīnu veidošanās process sastāv no soļu ķēdes: DNS (vai RNS) sekcijas replikācijas, informācijas tipa RNS sintēzes, tās izdalīšanās šūnas citoplazmā no kodola, savienošanās ar ribosomu un pakāpeniska aminoskābju atlikumu pievienošana, ko piegādā pārneses RNS. Viela, kas ir proteīna monomērs, piedalās hidroksilgrupas un ūdeņraža protona eliminācijas fermentatīvā reakcijā un pēc tam pievienojas augošajai polipeptīdu ķēdei.
Tādējādi tiek iegūta polipeptīdu ķēde, kas jau šūnu endoplazmatiskajā retikulā tiek sakārtota kādā iepriekš noteiktā struktūrā un nepieciešamības gadījumā papildināta ar ogļhidrātu vai lipīdu atlikumu. To sauc par proteīna "nogatavināšanas" procesu, pēc kura transporta šūnu sistēma to nosūta uz galamērķi.
Sintezēto proteīnu funkcijas
Olb altumvielu monomēri ir aminoskābes, kas nepieciešamas to primārās struktūras veidošanai. Sekundārā, terciārā un kvartārā struktūra jau veidojas pati no sevis, lai gan dažkārt tai ir nepieciešama arī fermentu un citu vielu līdzdalība. Tomēr tie vairs nav būtiski, lai gan tie ir būtiski proteīniem, lai tie varētu pildīt savas funkcijas.
Aminoskābei, kas ir proteīna monomērs, var būt piestiprināšanas vietas ogļhidrātiem, metāliem vai vitamīniem. Terciārās vai kvartārās struktūras veidošanās ļauj atrast vēl vairāk vietu ievietošanas grupām. Tas ļauj jums izveidot noproteīna atvasinājums, kas spēlē enzīma, receptora, vielu nesēja lomu šūnā vai izvadā no tās, imūnglobulīnu, membrānas vai šūnu organellu strukturālo komponentu, muskuļu proteīnu.
Proteīni, kas veidojas no aminoskābēm, ir vienīgais dzīvības pamats. Un šodien tiek uzskatīts, ka dzīvība radās tikai pēc aminoskābes parādīšanās un tās polimerizācijas rezultātā. Galu galā tieši proteīnu starpmolekulārā mijiedarbība ir dzīvības sākums, ieskaitot saprātīgu dzīvi. Visi pārējie bioķīmiskie procesi, arī enerģētiskie, ir nepieciešami proteīnu biosintēzes īstenošanai un rezultātā arī turpmākai dzīvības turpināšanai.
