โปรตีน: โครงสร้างและหน้าที่ คุณสมบัติของโปรตีน

เป็นที่รู้จักกันโปรตีน - พื้นฐานของต้นกำเนิดของชีวิตบนโลกของเรา ตามทฤษฎีของ Oparin-Haldane เป็นแบบเลื่อน coacervate ประกอบด้วยโมเลกุลของเปปไทด์มันได้กลายเป็นพื้นฐานของการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต นี่คือไม่มีข้อสงสัยเพราะการวิเคราะห์โครงสร้างภายในของสมาชิกคนหนึ่งของชีวมวลใด ๆ ที่แสดงให้เห็นว่าสารเหล่านี้มีทุกอย่าง: พืชสัตว์จุลินทรีย์เชื้อราไวรัส และพวกเขามีความหลากหลายมากในธรรมชาติและโมเลกุล

ชื่อของทั้งสี่คนนี้โครงสร้างที่พวกเขามีความหมายเหมือนกัน:

• โปรตีน;
• โปรตีน;
• polypeptides;
• เปปไทด์

โมเลกุลของโปรตีน

จำนวนของพวกเขาคือไม่แน่นอนอย่างแท้จริง ในกรณีนี้ทั้งหมดของโมเลกุลของโปรตีนที่สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก:

• ง่าย - มีเพียงลำดับของกรดอะมิโนเข้าร่วมโดยพันธบัตรเปปไทด์;
• ซับซ้อน - โครงสร้างและโครงสร้างของโปรตีนที่มีความโดดเด่นโดย protolytic เพิ่มเติม (เทียม) กลุ่มที่เรียกว่าแฟคเตอร์

ในกรณีนี้โมเลกุลที่ซับซ้อนนอกจากนี้ยังมีการจัดหมวดหมู่ของตัวเอง

การไล่เฉดสีเปปไทด์ที่มีความซับซ้อน

1. ไกลโคโปรตีน - มีความเกี่ยวข้องโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตสารอย่างใกล้ชิด โครงสร้างของโมเลกุลทอกลุ่มเทียม mucopolysaccharides
2. lipoproteins - สารประกอบที่ซับซ้อนของโปรตีนและไขมัน
3. metalloproteins - เป็นกลุ่มเทียมเป็นไอออนโลหะ (เหล็กแมงกานีสทองแดงและอื่น ๆ )
4. Nucleoproteins - ผลตอบรับโปรตีนและกรดนิวคลีอิก (ดีเอ็นเออาร์เอ็นเอ)
5. Fosfoproteidy - โครงสร้างของโปรตีนและสารตกค้าง ของกรดฟอสฟ
6. Chromoproteids - คล้ายกับ metalloproteins แต่องค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มเทียมเป็นสีที่ซับซ้อน (สีแดง - ฮีโมโกล, สีเขียว - คลอโรฟิลและอื่น ๆ )

แต่ละกลุ่มจะกล่าวถึงโครงสร้างและคุณสมบัติของโปรตีนที่แตกต่างกัน ฟังก์ชั่นที่พวกเขาดำเนินการและจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุล

โครงสร้างทางเคมีของโปรตีน

จากมุมมองของโปรตีนนี้ - ยาวโซ่ขนาดใหญ่ของกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันพันธบัตรเฉพาะที่เรียกว่าเปปไทด์ จากด้านข้างกรดออกโครงสร้างสาขา - อนุมูล โครงสร้างของโมเลกุลนี้ถูกค้นพบโดย E ฟิชเชอร์ที่จุดเริ่มต้นของศตวรรษที่

ภายหลังโปรตีนโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนที่ได้รับการศึกษาในรายละเอียดเพิ่มเติม มันก็กลายเป็นที่ชัดเจนว่ากรดอะมิโนเปปไทด์ที่ประกอบเป็นโครงสร้างที่ทั้งหมด 20 แต่พวกเขาจึงสามารถนำมารวมกันในรูปแบบที่แตกต่างกัน ดังนั้นความหลากหลายของโครงสร้าง polypeptide นอกจากนี้ในขั้นตอนของชีวิตและประสิทธิภาพการทำงานของฟังก์ชั่นของโปรตีนที่สามารถที่จะได้รับชุดของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เป็นผลให้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและมีค่อนข้างเป็นชนิดใหม่ของการเชื่อมต่อ

ที่จะทำลายพันธะเปปไทด์คือทำลายโปรตีนโครงสร้างของเครือข่ายจะต้องเลือกเงื่อนไขที่เข้มงวดมาก (อุณหภูมิสูงกรดหรือด่างตัวเร่งปฏิกิริยา) นี่คือสาเหตุที่มีความแข็งแรงสูง ของพันธะโควาเลน ในโมเลกุลคือในกลุ่มเปปไทด์

การตรวจสอบของโครงสร้างโปรตีนในห้องปฏิบัติการจะดำเนินการใช้ปฏิกิริยา biuret - การผลกระทบต่อ polypeptide ตกตะกอนสด ไฮดรอกไซทองแดง (II) ที่ซับซ้อนของกลุ่มเปปไทด์และทองแดงไอออนมีสีม่วงสดใส

มีสี่องค์กรที่มีโครงสร้างพื้นฐานที่แต่ละที่มีลักษณะของตนเองของโครงสร้างของโปรตีน

ระดับขององค์กร: โครงสร้างหลัก

ดังกล่าวข้างต้นเปปไทด์ - ลำดับของกรดอะมิโนมีตำหนิร่วมเอนไซม์หรือโดยที่พวกเขา ดังนั้นเรียกนี้โครงสร้างหลักของโมเลกุลซึ่งเป็นธรรมชาติของหลักสูตรเป็นกรดอะมิโนที่แท้จริงเข้าร่วมโดยพันธบัตรเปปไทด์และไม่มีอะไรอื่น นั่นคือโครงสร้างเชิงเส้น polypeptide ในโครงสร้างนี้โดยเฉพาะของโปรตีนชนิดนี้ - ในว่าการรวมกันของกรดนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของฟังก์ชั่นของโมเลกุลโปรตีน ขอขอบคุณที่คุณสมบัติเหล่านี้เป็นไปได้ไม่เพียง แต่จะระบุเปปไทด์ แต่ยังให้การทำนายคุณสมบัติและบทบาทของใหม่ทั้งหมดในขณะที่ยังไม่ถูกค้นพบ ตัวอย่างของเปปไทด์ที่มีโครงสร้างหลักธรรมชาติ - อินซูลินน้ำย่อย chymotrypsin และอื่น ๆ

โครงสร้างทุติยภูมิ

โครงสร้างและคุณสมบัติของโปรตีนในหมวดหมู่นี้แตกต่างกันบ้าง โครงสร้างดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นครั้งแรกในธรรมชาติหรือเมื่ออยู่ภายใต้การย่อยสลายหลักแข็งอุณหภูมิหรือเงื่อนไขอื่น ๆ

โครงสร้างนี้มีสามสายพันธุ์:

1. เรียบปกติขดลวด stereoregular สร้างจากกรดอะมิโนที่มีการบิดรอบแกนหลักของการเชื่อมต่อ เพียงกัน ด้วยพันธะไฮโดรเจน ที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มออกซิเจนหนึ่งเปปไทด์และไฮโดรเจนอื่น ๆ ประเด็นโครงสร้างที่ถูกต้องเนื่องจากความจริงที่ว่าผลัดกันอย่างสม่ำเสมอทำซ้ำทุก 4 ระดับ ดังกล่าวเป็นโครงสร้างที่สามารถเป็นได้ทั้งมือซ้ายและ pravozakruchennoy แต่ในโปรตีนที่รู้จักมากที่สุด dextrorotatory เด่นกว่า isomer โครงสร้างดังกล่าวเรียกว่าอัลฟาโครงสร้าง
2. องค์ประกอบและโครงสร้างของโปรตีนชนิดต่อไปนี้จะแตกต่างจากก่อนหน้านี้หนึ่งในการที่พันธะไฮโดรเจนจะไม่เกิดขึ้นระหว่างด้านที่ยืนอยู่ข้างบนด้านหนึ่งของที่เหลือของโมเลกุลและระหว่างลบออกอย่างมีนัยสำคัญในประเด็นที่ระยะทางที่มากพอ ด้วยเหตุนี้โครงสร้างทั้งหมดจะกลายเป็นคลื่นมากขึ้นซับซ้อนงู polypeptide โซ่ มีอยู่คนหนึ่งคุณลักษณะที่ควรจะเป็นโปรตีน โครงสร้างของกรดอะมิโนของสาขาควรจะเป็นระยะสั้นเป็นที่ของ glycine หรืออะลานีนยกตัวอย่างเช่น ประเภทของโครงสร้างทุติยภูมินี้เรียกว่าเบต้าแผ่นสำหรับความสามารถของพวกเขาที่จะติดกันถ้าการก่อตัวของโครงสร้างโดยรวม
3. ที่อยู่ในโครงสร้างโปรตีนชนิดที่สามชีววิทยาหมายถึง raznorazbrosannye ซับซ้อนเศษเรียงลำดับไม่มี stereoregularity และสามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างภายใต้อิทธิพลของสภาพภายนอก

ตัวอย่างของโปรตีนที่มีโครงสร้างทุติยภูมิโดยธรรมชาติจะไม่มีการเปิดเผย

การศึกษาในระดับอุดมศึกษา

นี้เป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อนที่มีชื่อ "เม็ด" โปรตีนคืออะไร? โครงสร้างของมันจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างทุติยภูมิ แต่เพิ่มรูปแบบใหม่ของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมของกลุ่มและโมเลกุลทั้งพับเหมือนไกด์เพื่อให้ความจริงที่ว่ากลุ่ม hydrophilic ได้รับการกำกับเข้าข้นและไม่ชอบน้ำเข้า - ออก

นี้จะอธิบายถึงค่าใช้จ่ายของโมเลกุลโปรตีนในการแก้ปัญหาน้ำคอลลอยด์ คือประเภทของการสื่อสารจะมี?

1. พันธะไฮโดรเจน - ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างส่วนเช่นเดียวกับในโครงสร้างทุติยภูมิ
2. ชอบน้ำ (hydrophilic) ปฏิสัมพันธ์ - เกิดขึ้นเมื่อละลายในน้ำเพปไทด์
3. อิออนที่น่าสนใจ - raznozaryazhennymi เกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโน (รุนแรง) กลุ่ม
4. ปฏิสัมพันธ์โควาเลนต์ - สามารถเกิดขึ้นระหว่างที่เป็นกรดเว็บไซต์ที่เฉพาะเจาะจง - โมเลกุล cysteine หรือมากกว่าหางของพวกเขา

ดังนั้นองค์ประกอบและโครงสร้างของโปรตีนที่มีโครงสร้างในระดับอุดมศึกษาสามารถอธิบายเป็นรีดขึ้นเป็นโซ่ข้น polypeptide, การรักษาและการรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างเนื่องจากประเภทต่างๆของการปฏิสัมพันธ์ทางเคมี ตัวอย่างของเปปไทด์ดังกล่าว fosfoglitseratkenaza, tRNA, อัลฟาติน, ผ้าไหมไฟโบรอินและอื่น ๆ

โครงสร้างสี่

นี้เป็นหนึ่งในสิ่งที่ยากที่สุดของ globules ซึ่งรูปแบบโปรตีน โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนของแผนดังกล่าวเป็นอย่างมากที่หลากหลายและเฉพาะเจาะจง

โครงสร้างนี้คืออะไร? มันเป็นไม่กี่ (บางครั้งหลายสิบ) ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก polypeptide โซ่ซึ่งมีรูปแบบที่เป็นอิสระจากกัน แต่แล้วเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์เดียวกับที่เราได้มีการพิจารณาสำหรับโครงสร้างตติยภูมิของเปปไทด์เหล่านี้จะบิดและพัน จึงได้ข้นซับซ้อนโครงสร้างที่อาจมีอะตอมโลหะและกลุ่มไขมันและคาร์โบไฮเดรต ตัวอย่างของโปรตีนดังกล่าวดีเอ็นเอโพลิเมอร์โปรตีนซองจดหมายไวรัสยาสูบฮีโมโกลและอื่น ๆ

ทั้งหมดโครงสร้างเปปไทด์เราได้กล่าวถึงมีวิธีการของตัวเองของประชาชนในห้องปฏิบัติการบนพื้นฐานของความเป็นไปได้ในปัจจุบันของการใช้โคหมุนเหวี่ยงอิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แสงและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สูง

ฟังก์ชั่น

โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนที่มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับแต่ละอื่น ๆ นั่นคือเปปไทด์ในแต่ละบทบาทที่เป็นเอกลักษณ์และเฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ยังมีผู้ที่มีความสามารถที่จะดำเนินการในเซลล์ที่มีชีวิต, การทำธุรกรรมหลายความหมาย แต่ก็สามารถสรุปได้ในการแสดงฟังก์ชั่นพื้นฐานของโมเลกุลของโปรตีนในร่างกายของสิ่งมีชีวิต:

1. ให้การจราจร สิ่งมีชีวิตเซลล์หรืออวัยวะหรือบางประเภทของเซลล์ที่มีความสามารถในการเคลื่อนไหวลดการเคลื่อนไหว โปรตีนนี้มีให้ไว้เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของเครื่องยนต์: ตา, flagella เยื่อนิวเคลียส ถ้าเราพูดคุยเกี่ยวกับการไม่สามารถที่จะกำจัดของเซลล์โปรตีนอาจนำไปสู่การลดลงของพวกเขา (กล้ามเนื้อ myosin)
2. ฟังก์ชั่นทางโภชนาการหรือสำรอง มันเป็นที่สะสมของโมเลกุลโปรตีนในเซลล์ไข่ตัวอ่อนและเมล็ดพืชสำหรับสารอาหารที่บรรจุหายไปอีก เมื่อความแตกแยกของเปปไทด์ผลิตกรดอะมิโนและสารชีวภาพซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาปกติของสิ่งมีชีวิต
3. ฟังก์ชั่นการใช้พลังงาน นอกเหนือจากคาร์โบไฮเดรตบังคับให้ร่างกายสามารถผลิตและโปรตีน ในการสลายตัวของ 1 กรัมของเปปไทด์ที่ปล่อยออกมา 17.6 กิโลจูลพลังงานที่มีประโยชน์ในรูปแบบของ adenosine triphosphate (ATP) ซึ่งใช้ในกระบวนการที่สำคัญ
4. สัญญาณและฟังก์ชั่นการกำกับดูแล มันประกอบในการดำเนินการตรวจสอบอย่างระมัดระวังของกระบวนการอย่างต่อเนื่องและการส่งสัญญาณจากเซลล์ไปยังเนื้อเยื่อจากพวกเขาให้เจ้าหน้าที่จากล่าสุดกับระบบและอื่น ๆ เป็นตัวอย่างอินซูลินซึ่งเป็นบันทึกอย่างเคร่งครัดจำนวนน้ำตาลในเลือด
5. ฟังก์ชั่นรับ มันจะประสบความสำเร็จโดยการเปลี่ยนโครงสร้างของเปปไทด์ที่มีด้านหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และมีส่วนร่วมในส่วนอื่น ๆ ของการปรับโครงสร้าง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นและการส่งสัญญาณและข้อมูลที่จำเป็น ส่วนใหญ่ของโปรตีนเหล่านี้จะฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มนิวเคลียสของเซลล์และดำเนินการควบคุมอย่างเข้มงวดมากกว่าทั้งหมดของ therethrough วัสดุผ่าน นอกจากนี้ยังแจ้งเตือนให้คุณกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางกายภาพในสภาพแวดล้อม
6. ฟังก์ชั่นการขนส่งของเปปไทด์ มันจะดำเนินการฟีดโปรตีนและโปรตีนขนส่ง บทบาทของพวกเขาเป็นที่ชัดเจน - การขนส่งโมเลกุลที่พึงประสงค์ไปยังเว็บไซต์ที่มีความเข้มข้นต่ำในส่วนที่สูง เป็นตัวอย่างการขนส่งของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จากอวัยวะและเนื้อเยื่อของฮีโมโกลโปรตีน พวกเขายังได้ประสบความสำเร็จในการจัดส่งของสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปในเซลล์
7. ฟังก์ชั่นโครงสร้าง หนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดของผู้ที่ดำเนินการโปรตีน โครงสร้างของเซลล์และอวัยวะของพวกเขาที่มีให้เปปไทด์ พวกเขาจะคล้ายกับกรอบกำหนดรูปร่างและโครงสร้าง นอกจากนี้พวกเขายังสนับสนุนและแก้ไขในกรณีที่จำเป็น ดังนั้นสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตโปรตีนที่จำเป็นทั้งหมดในอาหาร เปปไทด์ดังกล่าวรวมถึงอีลาสติน tubulin, คอลลาเจน, โปรตีนและเคราตินอื่น ๆ
8. ฟังก์ชั่นการเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์การแสดงของเธอ และแตกต่างกันพวกเขาเร่งปฏิกิริยาทางเคมีและชีวเคมีในร่างกายทั้งหมด โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของพวกเขาแอปเปิ้ลสามัญในกระเพาะอาหารจะสามารถที่จะแยกแยะเพียงสองวันก็มีโอกาสที่จะโค้งงอในเวลาเดียวกัน ภายใต้การกระทำของ catalase, peroxidase และเอนไซม์อื่น ๆ ที่กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นในสองชั่วโมง โดยทั่วไปก็คือต้องขอบคุณบทบาทนี้ anabolism โปรตีนและ catabolism จะดำเนินการที่เป็นพลาสติกและ การเผาผลาญพลังงาน

บทบาทในการป้องกัน

มีหลายประเภทของภัยคุกคามจากการที่โปรตีนถูกออกแบบมาเพื่อปกป้องร่างกาย

ประการแรกการโจมตีทางเคมีน้ำยาบาดแผลก๊าซโมเลกุลของสารคลื่นความถี่ที่แตกต่างกันของการกระทำ เปปไทด์สามารถที่จะมีส่วนร่วมกับพวกเขาในปฏิกิริยาเคมีแปลงเป็นรูปแบบที่ไม่เป็นอันตรายหรือเพียง neutralizing

ประการที่สองการคุกคามทางกายภาพจากแผล - ถ้าโปรตีน fibrinogen ในเวลาที่ไม่ได้เปลี่ยนเป็นไฟบรินที่เว็บไซต์ของการบาดเจ็บเลือดไม่ทำให้ตกใจและด้วยเหตุนี้การอุดตันจะเกิดขึ้น จากนั้นในทางตรงกันข้ามก็ต้อง plasmin เปปไทด์ที่มีความสามารถดูดลิ่มและเรียกคืน patency ของเรือ

ประการที่สามการคุกคามของภูมิคุ้มกัน โครงสร้างและความคุ้มค่าของโปรตีนที่ก่อให้เกิดการป้องกันภูมิคุ้มกันของร่างกายมีความสำคัญมาก แอนติบอดี, ภูมิคุ้มกันบกพร่อง, interferons - มีทุกองค์ประกอบที่สำคัญและมีความสำคัญของน้ำเหลืองและระบบภูมิคุ้มกัน สิ่งแปลกปลอมใด ๆ โมเลกุลที่เป็นอันตรายเซลล์ที่ตายแล้วหรือบางส่วนของโครงสร้างทั้งหมดอยู่ภายใต้การตรวจสอบทันทีโดยสารเปปไทด์ นั่นคือเหตุผลที่คนสามารถเป็นเจ้าของโดยความช่วยเหลือของยาเสพติดทุกวันเพื่อป้องกันตัวเองจากการติดเชื้อไวรัสและเรียบง่าย

คุณสมบัติทางกายภาพ

โครงสร้างของเซลล์โปรตีนเป็นที่เฉพาะเจาะจงมากและขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่น แต่คุณสมบัติทางกายภาพของเปปไทด์ที่มีความคล้ายคลึงและสามารถลดลงไปลักษณะดังต่อไปนี้

1. โมเลกุลน้ำหนัก - เพื่อ 1000000 Daltons
2. ในการแก้ปัญหาน้ำแบบ ระบบคอลลอยด์ มีโครงสร้างที่ได้รับค่าใช้จ่ายที่มีความสามารถแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเป็นกรดของกลาง
3. เมื่อสัมผัสกับสภาวะรุนแรง (รังสีกรดหรือด่างอุณหภูมิ ฯลฯ ) สามารถที่จะย้ายไปยังระดับอื่น ๆ conformations นั่นคือลบล้าง กระบวนการใน 90% ของกรณีกลับไม่ได้ แต่มีการเปลี่ยนแปลงกลับ - กลับคืนสู่สภาพธรรมชาติ

นี้คุณสมบัติพื้นฐานของลักษณะทางกายภาพของเปปไทด์