Протеини и пептиди
Bioorganic химия
Протеини и пептиди.
Протеини - Естествен високо молекулно тегло азот-съдържащ органично съединение. Те играят основна роля във всички жизнени процеси са носители на живота. Протеини се откриват във всички телесни тъкани, кръв, кости.
Протеин. както и въглехидрати и мазнини - най-важният компонент на храненето на човека.
Химичната структура на протеини
Протеинови молекули са съставени от аминокиселинни остатъци, свързани към веригата чрез пептидна връзка.
Образуването на пептидна връзка се появява, когато протеини във взаимодействието на амино група (-NH2) на една аминокиселина с карбоксилна група (-СООН) с друга амино киселина.
дипептид образува (верига от две аминокиселини) и вода молекула на две аминокиселини.
Десетки, стотици или хиляди молекули на аминокиселини, които свързват един с друг, за да образуват гигантски молекули протеини.
В протеинови молекули се повтаря много пъти на групата -CO-NH- атома; те се наричат амид. или пептидни групи в химия на протеини. Съответно, протеини, посочени като полиамиди или природни макромолекулни полипептиди.
Общият брой на естествено срещащи се аминокиселини е 300, но някои от тях са доста редки.
Сред аминокиселини, група от 20 най-важното. Те се намират във всички протеини и се наричат алфа-амино киселини.
Всички различни протеини в повечето случаи е образувана от тези двадесет алфа-амино киселини. В този случай строга специфичност е последователността за всеки протеин, в които остатъците от съставните аминокиселини, свързани помежду си. Амино състав на протеини киселина се определя от генетичния код на даден организъм.
Протеини и пептиди
И протеини. и пептиди - съединение конструирани от аминокиселинни остатъци. Kollichestvennye разлики между тях.
Обикновено се счита, че:
- пептиди съдържат в молекулата до 100 аминокиселинни остатъци (съответстващи на молекулно тегло 10 000) и
- протеини - повече от 100 аминокиселинни остатъци (молекулна маса от 10 000 до няколко милиона).
От друга страна, в групата на пептиди да се прави разлика между:
- олигопептиди (ниски пептиди молекулно тегло), съдържаща не повече от 10 аминокиселинни остатъци във веригата, и
- полипептиди. във веригата, която включва до 100 аминокиселинни остатъци.
За макромолекули с брой на аминокиселинни остатъци, приближаващи или малко по-голям от 100, условия полипептидите и протеините почти ограничени и те често са синоними.
Структурата на протеини. нива на организацията.
А протеин молекула е много сложна субект. протеинови свойства зависят не само от химическия състав на молекулите, но също така и от други фактори. Например, пространствената структура на молекулата, от връзки между атомите в молекулата.
Има четири нива на структурна организация на протеиновите молекули.
1. Първична структура
Първичната структура е последователност от аминокиселинни остатъци в режим на полипептидна верига.
Последователността на аминокиселинни остатъци във веригата е най-важната характеристика на протеина. Той определя основните свойства.
Протеин всеки човек е уникален първична структура, свързани с генетичния код.
2. Средно структура.
Вторична структура, свързана с пространствената ориентация на полипептидните вериги.
Нейните основни типа:
- алфа-спирала,
- бета-структура (оглед на сгънатия лист).
Вторична структура е фиксиран, обикновено чрез водородни връзки между водородните и кислородни атоми пептид групи, разположени на разстояние от 4 единица.
Водородни връзки са като омрежен спирала провеждане на полипептидна верига в усукана състояние.
3. третичната структура
Третична структура отразява пространствената форма на вторичната структура.
Например, вторична структура във формата на спирала, от своя страна, може да има сферична или яйцевидна форма.
Третична структура се стабилизира не само водородни връзки, но също и други видове взаимодействия, такива като йонни, хидрофобен и дисулфидни връзки.
4. кватернерна структура
Първите три нива са характерни за структурната организация на протеиновите молекули.
Четвъртият ниво се среща по време на образуването на протеинови комплекси, състоящи се от няколко полипептидни вериги.
Това супрамолекулярни образуване на комплекс, състоящ се от няколко протеини, които имат собствена първична, вторична и третична структура.
Съставът на протеин кватернерна структура може да включва и двата идентични и различни полипептидни вериги.
Асоциация полипептидни вериги в кватернерна структура могат да доведат до появата на нови биологични свойства отсъстват в оригиналните протеини, които тази структура.
кватернерна структура стабилизацията участват същите видове взаимодействия, които стабилизират третичен.
класификация на протеини
Поради разнообразието на пептиди и протеини, има няколко подхода за тяхната класификация. Те могат да бъдат класифицирани в съответствие с биологичните функции, състав и пространствена структура.
В състава, протеини се разделят на:
Хидролиза на прости протеини само алфа-амино киселини са получени като продукт на разцепване.
Комплекс протеини, заедно с подходящ протеин част, състояща се от алфа-амино киселини, съдържа органична или неорганична част, наречена непептиден простетични групи.
Примери за сложни протеини могат да служат като транспортни протеини миоглобин и хемоглобин. в които протеинът част - глобин - свързан с протезна група - хем. По вид на протеза група принадлежат към hemoprotein.
Фосфопротеини съдържат остатък фосфорна киселина, металопротеините - метални йони.
Смесени биополимери са сложни протеини. В зависимост от характера на протеза група те се разделят на:
- Гликопротеини (съдържащ въглехидратен остатък),
- Липопротеин (липид, съдържащ част)
- Нуклеопротеиди (съдържа нуклеинови киселини).
В организма протеини са рядко намерени в "чиста" форма. По принцип те са част от сложни структури с високо ниво, съдържаща като субединици на други биополимери, както и различни органични и неорганични групи.
Според пространствената структура на протеини е разделен на две основни класа:
За типичен глобуларен протеин алфа-спирална структура, и извита верига в пространството, така че макромолекула е под формата на сфера.
Кълбовидните протеини се разтваря във вода и солеви разтвори за образуване на колоидни системи.
Примери на глобуларни протеини - албумин (яйчен протеин) глобин (протеин част на хемоглобин), миоглобин. почти всички ензими.
по-типично бета-структура на фибрилните протеини. Като правило, те имат влакнеста структура, не се разтварят във вода и солеви разтвори.
Те включват много широко протеин - бета-кератин (коса, рог тъкан), бета-фиброин (коприна), mioinozin (мускулна тъкан), колаген (съединителната тъкан).
Функцията на протеини в тялото.
Класификация на протеини според тяхната функция е твърде условно, тъй като един и същи протеин може да изпълнява няколко функции.
По-долу са изброени основните функцията на протеините в организма:
1. каталитична функция.
Протеини от тази група са наречени ензими. Ензимите катализират различни химични реакции. Например, отцепването на сложни молекули (катаболизъм) и синтез (анаболизъм).
Примери на каталитични протеини: каталаза, алкохол дехидрогеназа, пепсин, трипсин, амилаза и така нататък.
2. Структура на функция
Оформени клетка и нейните органели. Например, актин и тубулин мономери образуват дълги нишки, които съдържат цитоскелета, което позволява на клетките да се поддържа формата. Колаген и еластин - основни компоненти на извънклетъчната матрица на съединителната тъкан (например хрущял), и друг структурен протеин кератин състои коса, нокти, пера и някои обвивка.
3. защитната функция
Съществуват няколко вида на защитните функции на протеини:
- Физическа защита физическа защита на организма осигури колаген - протеин, образуващи основата на междуклетъчното вещество на съединителната тъкан (включително кости, хрущял, сухожилия и дълбоките слоеве на кожата (дермата)); кератин. образуващи основата на възбудена scutes, коса, пера, рога и др производни на епидермиса. Обикновено, такива протеини, се считат като протеини със структурна функция. Примери на тази група от протеини са фибриноген и тромбин. участващи в кръвосъсирването.
- Химическа защита на свързването токсин протеинови молекули може да осигури тяхното детоксикация. Особено важна роля в детоксикацията на лицето играе на чернодробните ензими. отцепване отрови или да ги превърне в разтворима форма, която улеснява бързото им отделяне от тялото.
- Имунната защита протеини, които съставят кръвта и други биологични течности са включени в защитна реакция на организма, както на щетите и атаката на патогени. Те неутрализира бактерии, вируси и чужди протеини.
4. Регулаторна функция
Протеини от тази група регулират различни процеси, протичащи в клетки или в организъм. За протеини на тази група включват: протеини, хормони. рецепторни протеини и така нататък.
Хормоните се извършват чрез кръвта. Повечето животински хормони - са протеини или пептиди. Хормоните регулират концентрацията на вещества в кръвта и клетките, растежа, репродукцията и други процеси. Пример за такива протеини е инсулин, който регулира концентрацията на кръвната захар.
5. Алармена функция
Сигнални протеини функционират - способността на протеини служат като сигнални вещества, преминаващи сигнали между клетки, тъкани, органи и организми. Често аларма функция се комбинира с регулаторни тъй като много вътреклетъчни регулаторни протеини също се предават сигнали.
Сигнализация функционални извършва протеини хормони, цитокини, растежни фактори и други. Свързването на хормона към неговия рецептор е сигнал, който задейства реакцията на клетъчен отговор.
Клетките взаимодействат един с друг с помощта на сигнални протеини, предавани чрез междуклетъчно вещество. Тези протеини включват, например, цитокини и растежни фактори.
6. Транспортна функция
Протеините участват в предаването на веществата в клетките и от клетки в движението им в клетката, и по техния транспорт кръв и други течности в тялото.
Един пример на транспортни протеини може да се нарече хемоглобин. който пренася кислород от белите дробове към други тъкани и въглероден диоксид от тъканите на белите дробове, както и хомоложни протеини намерени във всички царства на живите организми.
Някои мембранни протеини, участващи в транспортирането на малки молекули през клетъчната мембрана чрез промяна на нейната пропускливост.
7. заместване функция (резерв)
Тези протеини са така наречените резервни протеини, които са запазени като източник на енергия и веществото в семената на растения (например, 7S глобулин и 11S) и животински ооцити. Редица други протеини в тялото, се използва като източник на аминокиселини. Примери резервни протеини са казеин. яйчен албумин.
8. функция рецептор
Протеини рецептори са разположени както в цитоплазмата или включени в клетъчната мембрана.
Рецепторите реагира променя тяхната пространствена конфигурация за свързване към него молекули на някои химически вещества, предаване на външен сигнал на регулатора и на свой ред предава сигнал в органела на клетка или клетка.
9. Motor (мотор) функция
Motor протеин мотор протеин - клас от молекулярни двигатели, които могат да се движат. Те tranformiruyut химическа енергия, съдържаща се в АТР. енергия в механично движение.
Моторни протеини осигуряват движението на тялото, като свиването на мускулите.
За моторни протеини включват протеини на цитоскелета - dyneins. кинезини. както и протеини, участващи в свиването на мускулите - актин. миозин.