Beljakovine so to, kar so

Beljakovine so organske snovi, ki igrajo vlogo gradbenega materiala v človeškem telesu celic, organov, tkiv in sinteze hormonov in encimov. Odgovorni so za številne koristne funkcije, katerih okvara vodi do motenj v življenju, in tvorijo tudi spojine, ki zagotavljajo odpornost imunosti na okužbe. Beljakovine so sestavljene iz aminokislin. Če jih kombiniramo v različnih zaporedjih, nastane več kot milijon različnih kemikalij. Razdeljeni so v več skupin, ki so za človeka enako pomembne..

Beljakovinska hrana prispeva k rasti mišične mase, zato bodybuilderji svojo prehrano nasičijo z beljakovinsko hrano. Vsebuje malo ogljikovih hidratov in s tem nizek glikemični indeks, zato je koristen za diabetike. Nutricionisti zdravi osebi priporočajo uživanje 0,75 - 0,80 gr. kakovostna komponenta na 1 kg teže. Za rast novorojenčka potrebujete do 1,9 grama. Pomanjkanje beljakovin vodi do motenj vitalnih funkcij notranjih organov. Poleg tega je moten metabolizem in razvija se atrofija mišic. Zato so beljakovine neverjetno pomembne. Preučimo jih podrobneje, da bomo pravilno uravnotežili svojo prehrano in ustvarili popoln meni za hujšanje ali pridobivanje mišične mase..

Malo teorije

V iskanju idealne postave ne vedo vsi, kaj so beljakovine, čeprav se aktivno spodbujajo diete z nizko vsebnostjo ogljikovih hidratov. Da se izognemo napakam pri uživanju beljakovinske hrane, ugotovimo, za kaj gre. Beljakovine ali beljakovine so organska spojina z visoko molekulsko maso. Sestavljeni so iz alfa kislin in so z uporabo peptidnih vezi povezani v eno verigo..

Sestava vsebuje 9 esencialnih aminokislin, ki se ne sintetizirajo. Tej vključujejo:

  • levcin;
  • izolevcin;
  • valin;
  • fenilalanin;
  • licin;
  • metionin;
  • triptofan;
  • treonin;
  • histidin.

Vsebuje tudi 11 esencialnih aminokislin in druge, ki igrajo vlogo pri presnovi. Toda najpomembnejše aminokisline so levcin, izolevcin in valin, ki so znani kot BCAA. Upoštevajte njihov namen in vire.

Amino kislineImenovanjeNaravni viri
ValineMoti zmanjšanje ravni serotonina in oskrbuje mišične celice z energijoJajčni beljak, mesne beljakovine, riževe beljakovine, lešniki, kazein
IzolevcinSpodbuja proizvodnjo energije za mišične celice, preprečuje prekomerno proizvodnjo serotoninaSirotkine beljakovine, lešnik, piščančja jajca, meso, kazein
LevcinNamenjen je rasti in gradnji mišičnega tkiva, tvorbi spojin v jetrih in mišicah, preprečuje uničenje beljakovinskih molekul in zmanjšanje ravni serotonina. Odličen vir energije.Sirotkine beljakovine, oves, koruza, proso, piščančja jajca, lešniki, skuta

Kot lahko vidimo, ima vsaka od aminokislin svojo vlogo pri tvorbi in vzdrževanju mišične energije. Da bi lahko vse funkcije opravljali brez prekinitev, jih je treba v vsakdanjo prehrano vnašati kot prehranska dopolnila ali naravno hrano.

Koliko aminokislin je potrebno za pravilno delovanje telesa??

LevcinIzolevcinValine
Potreba človeka po aminokislini (g / 100 g)
Najnižja raven2.51.81.8
Priporočena raven7.4.pet
Aminokislinska sestava živilskih beljakovin (g / 100 g)
Beljak9.95.57,7
Kazein (skuta)9.26.17.2
Sojine beljakovine8.24.9pet
Ribje beljakovine8.64.5pet
Riževe beljakovine8.64.46.1
Sirotkine beljakovine12.36.25.7

Vse te beljakovinske spojine vsebujejo fosfor, kisik, dušik, žveplo, vodik in ogljik. Zato se ohranja pozitivno ravnotežje dušika, ki je nujno za rast čudovitih reliefnih mišic..

Zanimivo! V procesu človeškega življenja se izgubi delež beljakovin (približno 25 - 30 gramov). Zato morajo biti stalno prisotni v hrani, ki jo uživamo ljudje..

Obstajata dve glavni vrsti beljakovin: rastlinski in živalski. Njihova pripadnost se določi glede na to, od kod prihajajo v organe in tkiva. V prvo skupino spadajo beljakovine, pridobljene iz sojinih izdelkov, oreščkov, avokada, ajde, špargljev. In do drugega - od jajc, rib, mesa in mlečnih izdelkov.

Struktura beljakovin

Da bi razumeli, iz česa je sestavljena beljakovina, bi morali podrobno razmisliti o njihovi strukturi. Spojine so lahko primarne, sekundarne, terciarne in kvaternarne strukture.

  • Primarno. V njem so aminokisline povezane zaporedno in določajo vrsto, kemijske in fizikalne lastnosti beljakovin..
  • Sekundarna - oblika polipeptidne verige, ki nastane zaradi vodikovih vezi imino in karboksilnih skupin. Najpogostejša alfa vijačna in beta struktura.
  • Terciarno sestavljata razporeditev in izmenjava beta struktur, polipeptidnih verig in alfa vijačnice.
  • Kvartar tvorijo vodikove vezi in elektrostatične interakcije.

Sestavo beljakovin predstavljajo kombinirane aminokisline v različnih količinah in vrstnem redu. Po vrsti zgradbe jih lahko razdelimo v dve skupini: enostavne in zapletene, ki vključujejo neaminokislinske skupine..

Pomembno! Za tiste, ki želijo shujšati ali izboljšati kondicijo, nutricionisti priporočajo uživanje beljakovinske hrane. Dolgo časa lajšajo lakoto in pospešujejo metabolizem.

Poleg gradbene funkcije imajo beljakovine še vrsto drugih uporabnih lastnosti, o katerih bomo nadalje razpravljali..

Strokovno mnenje

Pojasnil bi rad zaščitno, katalitično in regulacijsko funkcijo beljakovin, saj je to precej zapletena tema..

Večina snovi, ki uravnavajo življenje telesa, je beljakovinske narave, torej so sestavljene iz aminokislin. Beljakovine so vključene v strukturo absolutno vseh encimov - katalitičnih snovi, ki zagotavljajo normalen potek popolnoma vseh biokemičnih reakcij v telesu. To pomeni, da je brez njih nemogoča presnova energije in celo gradnja celic..

Hormoni hipotalamusa in hipofize so sestavljeni iz beljakovin, ki pa uravnavajo delo vseh notranjih žlez. Tudi hormoni trebušne slinavke (inzulin in glukagon) so po svoji strukturi peptidi. Tako beljakovine neposredno vplivajo na presnovo in številne fiziološke funkcije v telesu. Brez njih so rast, razmnoževanje in celo normalno življenje posameznika nemogoče..

In na koncu še glede zaščitne funkcije. Vsi imunoglobulini (protitelesa) imajo proteinsko strukturo. In zagotavljajo humoralno imunost, torej ščitijo telo pred okužbami in pomagajo, da ne zboli.

Funkcije beljakovin

Bodybuilderje zanima predvsem funkcija rasti, a poleg nje beljakovine opravljajo še veliko več nalog, nič manj pomembnih:

FunkcijaPrimeri in komentarji
GradnjaBeljakovine vstopijo v celične membrane, kite, lase in s tem sodelujejo pri tvorbi celičnih in zunajceličnih struktur.
RegulativniBeljakovinski hormoni pospešijo presnovne procese za 30%. Na primer, insulin poveča nastajanje maščob iz ogljikovih hidratov in uravnava tudi glukozo v krvi.
PrevozHemoglobin s kisikom se prenaša iz pljuč v vsa tkiva in organe, ti pa prenašajo ogljikov dioksid v pljuča.
MotorAktin in miozin spodbujata krčenje mišic.
ShranjevanjeZahvaljujoč beljakovinam v telesu se koristne snovi shranjujejo v rezervi, na primer železo.
ZaščitnaNastala protitelesa vežejo in nevtralizirajo tuje beljakovine in mikroorganizme.
SignalBeljakovinske molekule sprejemajo signale iz zunanjega okolja in prenašajo ukaze v celico.
EnergijaKo telo porabi maščobe in ogljikove hidrate, energijo vzame iz beljakovin. Ob razpadu 1 g se sprosti 17,6 kJ.
Katalitičnoencimi pospešujejo biokemične reakcije, ki potekajo v celicah.

Z drugimi besedami, beljakovine so rezervni vir energije za polno delovanje telesa. Ko se porabijo vse zaloge ogljikovih hidratov, se beljakovine začnejo razgrajevati. Zato bi morali športniki upoštevati količino visokokakovostnega vnosa beljakovin, ki pomaga pri gradnji in krepitvi mišic. Glavna stvar je, da sestava porabljene snovi vključuje celoten sklop esencialnih aminokislin..

Pomembno! Biološka vrednost beljakovin kaže na njihovo količino in kakovost asimilacije v telesu. Na primer, v jajcu je koeficient 1, pri pšenici pa 0,54. To pomeni, da se bodo v prvem primeru absorbirali dvakrat več kot v drugem..

Ko beljakovine vstopijo v človeško telo, se začnejo razgrajevati do stanja aminokislin, nato pa vode, ogljikovega dioksida in amoniaka. Po tem se skozi kri preselijo v preostala tkiva in organe..

Beljakovinska hrana

Kaj so beljakovine, smo že ugotovili, a kako to znanje uporabiti v praksi? Da bi dosegli želeni rezultat (shujšali ali pridobili na teži), se ni treba poglabljati v posebnosti njihove strukture, dovolj je samo določiti, katero hrano za to morate jesti.

Če želite sestaviti beljakovinski meni, upoštevajte tabelo izdelkov z visoko vsebnostjo sestavin.

Količina beljakovinIzdelki
Zelo velik (več kot 15 gr.)Ribe, soja, stročnice, meso, skuta (do 5% maščobe).
Velika (10 - 15 gr.)Svinjina, piščančja jajca, mastna skuta, testenine in žita (zdrob, ovsena kaša, ajda).
Zmerno (5 - 9,9 gr.)Zeleni grah, ječmen, rženi in pšenični kruh.
Majhna (2 - 4,9)Krompir, cvetača, špinača, sladoled, kefir, kisla smetana, mleko.
Zelo majhna (0,4 - 1,9 g.)Jagodičevje, sadje in skoraj vsa zelenjava.

Bodite pozorni na hitrost asimilacije. Nekatere organizmi asimilirajo v kratkem času, druge pa dlje. Odvisno od strukture beljakovin. Če jih izvlečejo iz jajc ali mlečnih izdelkov, gredo takoj do želenih organov in mišic, ker jih vsebujejo posamezne molekule. Po toplotni obdelavi se vrednost nekoliko zmanjša, vendar ni kritična, zato vam ni treba jesti surove hrane. Mesna vlakna so slabo obdelana, ker so prvotno zasnovana za ustvarjanje moči. Kuhanje poenostavi postopek asimilacije, saj se zamreženje vlaken med predelavo pri visokih temperaturah pokvari. Toda tudi v tem primeru pride do popolne asimilacije po 3 - 6 urah..

Zanimivo! Če je vaš cilj zgraditi mišice, eno uro pred treningom pojejte beljakovinski obrok. Primerne so piščančje ali puranje prsi, ribe in mlečni izdelki. To vam bo pomagalo učinkoviteje vaditi..

Ne pozabite tudi na rastlinsko hrano. Velika količina snovi je v semenih in stročnicah. Toda telo mora porabiti veliko časa in truda, da jih izvleče. Gobja komponenta je najtežje prebavljiva in asimilirana, a soja zlahka doseže svoj cilj. Toda sama soja ne bo dovolj za polno delovanje telesa, temveč jo je treba kombinirati s koristnimi lastnostmi živalskega izvora.

Kakovost beljakovin

Biološko vrednost beljakovin lahko gledamo z različnih zornih kotov. Kemijsko stališče in dušik smo že preučevali, upoštevali bomo še druge kazalnike.

  • Profil aminokislin pomeni, da se morajo beljakovine v prehrani ujemati s tistimi, ki so že v telesu. V nasprotnem primeru bo sinteza motena in povzročila razgradnjo beljakovinskih spojin.
  • Hrana z konzervansi in močno kuhana hrana ima na voljo manj aminokislin.
  • Glede na hitrost razgradnje beljakovin na enostavne sestavine se beljakovine absorbirajo hitreje ali počasneje.
  • Uporaba beljakovin je pokazatelj časa, v katerem se tvorjeni dušik zadrži v telesu, in koliko celotne količine prebavljivih beljakovin dobimo.
  • Učinkovitost je odvisna od tega, kako sestavina vpliva na pridobivanje mišic.

Prav tako je treba opozoriti na raven asimilacije beljakovin s sestavo aminokislin. Zaradi kemijske in biološke vrednosti je mogoče določiti izdelke z optimalnim virom beljakovin.

Upoštevajte seznam komponent, vključenih v športnikovo prehrano:

Kot vidimo, so v zdravo prehrano za izgradnjo mišic vključena tudi ogljikohidratna živila. Ne odpovejte se koristnim sestavinam. Le s pravilnim razmerjem beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov telo ne bo občutilo stresa in se bo spremenilo na bolje.

Pomembno! V prehrani naj prevladujejo rastlinske beljakovine. Njihovo razmerje do živali je 80% do 20%.

Če želite kar najbolje izkoristiti svojo beljakovinsko hrano, bodite pozorni na njihovo kakovost in stopnjo absorpcije. Poskusite uravnotežiti prehrano, tako da je telo nasičeno s koristnimi elementi v sledovih in ne trpi zaradi pomanjkanja vitaminov in energije. Za zaključek ugotavljamo, da morate skrbeti za pravilen metabolizem. Če želite to narediti, poskusite vzpostaviti prehrano in po kosilu jesti beljakovinsko hrano. Tako boste preprečili nočne prigrizke, kar bo ugodno vplivalo na vašo postavo in zdravje. Če želite shujšati, jejte perutnino, ribe in mlečne izdelke z nizko vsebnostjo maščob..

Predavanje številka 3. Struktura in delovanje beljakovin. Encimi

Struktura beljakovin

Beljakovine so organske spojine z visoko molekulsko maso, sestavljene iz ostankov α-aminokislin.

Beljakovine vključujejo ogljik, vodik, dušik, kisik, žveplo. Nekateri proteini tvorijo komplekse z drugimi molekulami, ki vsebujejo fosfor, železo, cink in baker.

Beljakovine imajo visoko molekulsko maso: jajčni albumin - 36.000, hemoglobin - 152.000, miozin - 500.000. Za primerjavo: molekulska masa alkohola je 46, ocetna kislina je 60, benzen je 78.

Aminokislinska sestava beljakovin

Beljakovine so neperiodični polimeri, katerih monomeri so α-aminokisline. Običajno 20 vrst α-aminokislin imenujemo beljakovinski monomeri, čeprav jih je bilo več kot 170 najdeno v celicah in tkivih..

Glede na to, ali se aminokisline lahko sintetizirajo v človeškem telesu in drugih živalih, obstajajo: nebistvene aminokisline - lahko se sintetizirajo; esencialne aminokisline - jih ni mogoče sintetizirati. Bistvene aminokisline je treba zaužiti s hrano. Rastline sintetizirajo vse vrste aminokislin.

Glede na aminokislinsko sestavo so beljakovine: popolne - vsebujejo celoten sklop aminokislin; pomanjkljiva - v njihovi sestavi manjka nekaj aminokislin. Če so beljakovine sestavljene samo iz aminokislin, jih imenujemo preproste. Če beljakovine poleg aminokislin vsebujejo tudi neaminokislinsko komponento (protetična skupina), jih imenujemo kompleksne. Prostetično skupino lahko predstavljajo kovine (metaloproteini), ogljikovi hidrati (glikoproteini), lipidi (lipoproteini), nukleinske kisline (nukleoproteini).

Vse aminokisline vsebujejo: 1) karboksilno skupino (-COOH), 2) aminokislinsko skupino (-NH2.), 3) radikal ali R-skupina (preostali del molekule). Struktura radikala je pri različnih vrstah aminokislin različna. Glede na število aminokislin in karboksilnih skupin, ki tvorijo aminokisline, obstajajo: nevtralne aminokisline z eno karboksilno skupino in eno aminokislino; bazične aminokisline z več kot eno aminokislino; kisle aminokisline z več kot eno karboksilno skupino.

Aminokisline so amfoterne spojine, saj lahko v raztopini delujejo kot kisline in baze. V vodnih raztopinah aminokisline obstajajo v različnih ionskih oblikah..

Peptidna vez

Peptidi - organske snovi, sestavljene iz aminokislinskih ostankov, povezanih s peptidno vezjo.

Tvorba peptidov nastane kot posledica reakcije kondenzacije aminokislin. Ko aminokislina ene aminokisline medsebojno deluje s karboksilno skupino druge, med njima nastane kovalentna vez dušik-ogljik, ki se imenuje peptidna vez. Glede na število aminokislinskih ostankov, ki sestavljajo peptid, ločimo dipeptide, tripeptide, tetrapeptide itd. Tvorbo peptidne vezi lahko večkrat ponovimo. To vodi do tvorbe polipeptidov. Na enem koncu peptida je prosta amino skupina (imenovana N-konec), na drugem koncu pa prosta karboksilna skupina (imenovana C-konec).

Prostorska organizacija beljakovinskih molekul

Izvedba določenih posebnih funkcij beljakovin je odvisna od prostorske konfiguracije njihovih molekul; poleg tega je za celico energetsko neugodno, da zadrži beljakovine v nerazviti obliki v obliki verige, zato se polipeptidne verige zložijo in pridobijo določeno tridimenzionalno strukturo ali konformacijo. Obstajajo 4 ravni prostorske organizacije beljakovin.

Primarna struktura beljakovin je zaporedje aminokislinskih ostankov v polipeptidni verigi, ki tvori beljakovinsko molekulo. Vez med aminokislinami je peptid.

Če je beljakovinska molekula sestavljena iz samo 10 aminokislinskih ostankov, je število teoretično možnih različic beljakovinskih molekul, ki se razlikujejo po vrstnem redu izmeničnih aminokislin, 10 20. Z 20 aminokislinami lahko sestavite še bolj raznolike kombinacije. V človeškem telesu so našli približno deset tisoč različnih beljakovin, ki se razlikujejo tako med seboj kot od beljakovin drugih organizmov..

Primarna struktura beljakovinske molekule določa lastnosti beljakovinskih molekul in njihovo prostorsko konfiguracijo. Zamenjava samo ene aminokisline z drugo v polipeptidni verigi povzroči spremembo lastnosti in funkcij beljakovin. Na primer, zamenjava šeste glutaminske aminokisline z valinom v β-podenoti hemoglobina vodi v dejstvo, da molekula hemoglobina kot celote ne more opravljati svoje glavne funkcije - prenosa kisika; v takih primerih se pri človeku razvije bolezen - srpastocelična anemija.

Sekundarna struktura - urejeno zlaganje polipeptidne verige v spiralo (izgleda kot podaljšana vzmet). Tuljave vijačnice so okrepljene z vodikovimi vezmi med karboksilnimi skupinami in amino skupinami. Pri tvorbi vodikovih vezi sodelujejo skoraj vse skupine CO in NH. So šibkejši od peptidnih, vendar ob večkratnem ponavljanju dajejo tej konfiguraciji stabilnost in togost. Na ravni sekundarne strukture so beljakovine: fibroin (svila, pajkova mreža), keratin (lasje, nohti), kolagen (kite).

Terciarna struktura - zlaganje polipeptidnih verig v globule, ki je posledica nastanka kemičnih vezi (vodik, ionska, disulfid) in vzpostavitve hidrofobnih interakcij med ostanki aminokislinskih ostankov. Hidrofilno-hidrofobne interakcije igrajo glavno vlogo pri oblikovanju terciarne strukture. V vodnih raztopinah se hidrofobni radikali ponavadi skrijejo pred vodo in se združijo v kroglo, medtem ko so hidrofilni radikali zaradi hidracije (interakcije z vodnimi dipoli) ponavadi na površini molekule. V nekaterih beljakovinah se terciarna struktura stabilizira z disulfidnimi kovalentnimi vezmi med žveplovimi atomi dveh ostankov cisteina. Na ravni terciarne strukture so encimi, protitelesa, nekateri hormoni.

Kvaternarna struktura je značilna za kompleksne beljakovine, katerih molekule tvorijo dve ali več krogel. Podenote se v molekuli zadržujejo z ionskimi, hidrofobnimi in elektrostatičnimi interakcijami. Včasih med tvorbo kvaternarne strukture med podenotami nastanejo disulfidne vezi. Najbolj raziskana beljakovina s kvaternarno strukturo je hemoglobin. Tvorijo ga dve α-podenoti (141 aminokislinskih ostankov) in dve β-podenoti (146 aminokislinskih ostankov). Vsaka podenota je povezana z molekulo hema, ki vsebuje železo.

Če iz nekega razloga prostorska konformacija beljakovin odstopa od normalne, beljakovina ne more opravljati svojih funkcij. Na primer, vzrok "bolezni norih krav" (spongiformna encefalopatija) je nenormalna konformacija prionov - površinskih beljakovin živčnih celic.

Lastnosti beljakovin

Kupite preverjanje
v biologiji

Aminokislinska sestava in struktura beljakovinske molekule določajo njene lastnosti. Beljakovine združujejo osnovne in kisle lastnosti, ki jih določajo aminokislinski radikali: več kot je kislih aminokislin v beljakovinah, bolj izrazite so njihove kisle lastnosti. Sposobnost darovanja in vezave H + določa puferske lastnosti beljakovin; eden najmočnejših puferjev je hemoglobin v eritrocitih, ki ohranja pH krvi na konstantni ravni. Obstajajo topni proteini (fibrinogen), obstajajo netopni proteini, ki opravljajo mehanske funkcije (fibroin, keratin, kolagen). Obstajajo kemično aktivni proteini (encimi), obstajajo kemično neaktivni, odporni na različne okoljske razmere in izredno nestabilni.

Zunanji dejavniki (toplota, ultravijolično sevanje, težke kovine in njihove soli, spremembe pH, sevanje, dehidracija)

lahko povzroči motnje strukturne organizacije beljakovinske molekule. Proces izgube tridimenzionalne konformacije, ki je neločljivo povezana z določeno beljakovinsko molekulo, se imenuje denaturacija. Denaturacijo povzroči prekinitev vezi, ki stabilizira določeno strukturo beljakovin. Sprva so pretrgane najšibkejše vezi, v težjih pogojih pa tudi močnejše. Zato se najprej izgubi kvaternar, nato terciarna in sekundarna struktura. Sprememba prostorske konfiguracije vodi do spremembe lastnosti beljakovin in posledično onemogoča beljakovinam izvajanje svojih bioloških funkcij. Če denaturacije ne spremlja uničenje primarne strukture, je lahko reverzibilna; v tem primeru pride do samoobnove konformacije, ki je lastna beljakovinam. Na primer, beljakovine membranskih receptorjev so podvržene takšni denaturaciji. Postopek obnavljanja strukture beljakovin po denaturaciji se imenuje renaturacija. Če je obnovitev prostorske konfiguracije beljakovin nemogoča, potem se denaturacija imenuje nepopravljiva..

Funkcije beljakovin

FunkcijaPrimeri in pojasnila
GradnjaBeljakovine sodelujejo pri tvorbi celičnih in zunajceličnih struktur: so del celičnih membran (lipoproteini, glikoproteini), las (keratin), kit (kolagen) itd..
PrevozKrvni protein hemoglobin veže kisik in ga prenaša iz pljuč v vsa tkiva in organe, iz njih pa v pljuča prenaša ogljikov dioksid; sestava celičnih membran vključuje posebne beljakovine, ki zagotavljajo aktiven in strogo selektiven prenos nekaterih snovi in ​​ionov iz celice v zunanje okolje in nazaj.
RegulativniBeljakovinski hormoni sodelujejo pri uravnavanju presnovnih procesov. Na primer, hormon inzulin uravnava raven glukoze v krvi, spodbuja sintezo glikogena in povečuje tvorbo maščob iz ogljikovih hidratov..
ZaščitnaKot odgovor na prodor tujih beljakovin ali mikroorganizmov (antigenov) v telo nastanejo posebni proteini - protitelesa, ki jih lahko vežejo in nevtralizirajo. Fibrin, tvorjen iz fibrinogena, pomaga ustaviti krvavitev.
MotorSkrčljivi proteini aktin in miozin zagotavljajo krčenje mišic pri večceličnih živalih.
SignalBeljakovinske molekule so vgrajene v površinsko membrano celice in lahko spremenijo svojo terciarno strukturo kot odziv na okoljske dejavnike, tako da prejemajo signale iz zunanjega okolja in prenašajo ukaze v celico.
ShranjevanjeV telesu živali se beljakovine praviloma ne shranjujejo, z izjemo: jajčni albumin, mlečni kazein. Toda zahvaljujoč beljakovinam v telesu lahko nekatere snovi shranimo v rezervi, na primer med razgradnjo hemoglobina se železo ne izloči iz telesa, ampak se shrani in tvori kompleks z beljakovinami feritinom.
EnergijaKo se 1 g beljakovin razgradi do končnih izdelkov, se sprosti 17,6 kJ. Najprej se beljakovine razgradijo na aminokisline, nato pa na končne izdelke - vodo, ogljikov dioksid in amoniak. Vendar pa se beljakovine kot vir energije porabijo le, če porabimo druge vire (ogljikovi hidrati in maščobe).
KatalitičnoEna najpomembnejših funkcij beljakovin. Z beljakovinami - encimi, ki pospešujejo biokemične reakcije v celicah. Na primer, ribuloza bifosfat karboksilaza katalizira fiksacijo CO2. pri fotosintezi.

Encimi

Encimi ali encimi so poseben razred beljakovin, ki so biološki katalizatorji. Zahvaljujoč encimom potekajo biokemične reakcije z izjemno hitrostjo. Hitrost encimskih reakcij je desettisočkrat (in včasih tudi milijone) večja od hitrosti reakcij, ki vključujejo anorganske katalizatorje. Snov, na katero encim deluje, se imenuje substrat.

Encimi so kroglaste beljakovine, encime lahko glede na svoje strukturne značilnosti razdelimo v dve skupini: enostavne in zapletene. Preprosti encimi so preprosti proteini, tj. vsebujejo samo aminokisline. Kompleksni encimi so kompleksni proteini, tj. poleg beljakovinskega dela vključujejo še skupino beljakovinske narave - kofaktor. Za nekatere encime vitamini delujejo kot kofaktorji. V molekuli encima se izloča poseben del, imenovan aktivni center. Aktivno središče je majhno območje encima (od tri do dvanajst aminokislinskih ostankov), kjer se substrat ali substrati vežejo in tvorijo encimsko-substratni kompleks. Po zaključku reakcije se encimsko-substratni kompleks razgradi v encim in reakcijski produkt (-e). Nekateri encimi imajo (poleg aktivnih) alosterična središča - mesta, na katera so pritrjeni regulatorji hitrosti encimov (alosterični encimi).

Za reakcije encimske katalize so značilni: 1) visoka učinkovitost, 2) stroga selektivnost in smer delovanja, 3) specifičnost substrata, 4) fina in natančna regulacija. Substrat in reakcijsko specifičnost reakcij encimske katalize pojasnjujejo hipotezi E. Fischer (1890) in D. Koshland (1959).

E. Fisher (hipoteza "ključavnice") je predlagal, da bi se morale prostorske konfiguracije aktivnega središča encima in substrata natančno ujemati. Substrat primerjamo s "ključem", encim primerjamo s "ključavnico".

D. Koshland (hipoteza "rokavica") je predlagal, da prostorsko ujemanje strukture substrata in aktivnega središča encima nastane šele v trenutku medsebojne interakcije. Ta hipoteza se imenuje tudi hipoteza inducirane korespondence..

Hitrost encimskih reakcij je odvisna od: 1) temperature, 2) koncentracije encimov, 3) koncentracije substrata, 4) pH. Poudariti je treba, da ker so encimi beljakovine, je njihova aktivnost največja v fiziološko normalnih pogojih..

Večina encimov lahko deluje le pri temperaturah med 0 in 40 ° C. V teh mejah se hitrost reakcije poveča za približno 2-krat s povišanjem temperature za vsakih 10 ° C. Pri temperaturah nad 40 ° C je beljakovina denaturirana in aktivnost encimov se zmanjša. Pri temperaturah blizu ledišča se encimi inaktivirajo.

S povečanjem količine substrata hitrost encimske reakcije narašča, dokler število molekul substrata ne postane enako številu encimskih molekul. Z nadaljnjim povečanjem količine substrata se hitrost ne bo povečala, saj so aktivni centri encima nasičeni. Povečanje koncentracije encima vodi do povečanja katalitične aktivnosti, saj se večje število molekul substrata pretvori v enoto časa.

Za vsak encim obstaja optimalna pH vrednost, pri kateri ima največjo aktivnost (pepsin - 2,0, slinavna amilaza - 6,8, lipaza trebušne slinavke - 9,0). Pri višjih ali nižjih vrednostih pH se aktivnost encima zmanjša. Z nenadnimi spremembami pH se encim denaturira.

Hitrost delovanja alosteričnih encimov uravnavajo snovi, ki se vežejo na alosterične centre. Če te snovi pospešijo reakcijo, jih imenujemo aktivatorji, če zavirajo, pa inhibitorji..

Razvrstitev encimov

Glede na vrsto kataliziranih kemičnih preobrazb so encimi razdeljeni v 6 razredov:

  1. oksidoreduktaza (prenos atomov vodika, kisika ali elektronov iz ene snovi v drugo - dehidrogenaze),
  2. transferaza (prenos metilne, acilne, fosfatne ali amino skupine iz ene snovi v drugo - transaminaza),
  3. hidrolaze (reakcije hidrolize, pri katerih iz substrata nastaneta dva produkta - amilaza, lipaza),
  4. liaze (nehidrolitična vezava na substrat ali odstranjevanje skupine atomov iz njega, medtem ko lahko vezi C - C, C - N, C - O, C - S - dekarboksilaza),
  5. izomeraza (intramolekularna prerazporeditev - izomeraza),
  6. ligaze (povezava dveh molekul kot posledica tvorbe vezi C - C, C - N, C - O, C - S - sintetaze).

Razredi so nato razdeljeni na podrazrede in podrazrede. V sedanji mednarodni klasifikaciji ima vsak encim posebno šifro, sestavljeno iz štirih številk, ločenih s pikami. Prva številka je razred, druga je podrazred, tretja je podrazred, četrta je redna številka encima v tem podrazredu, na primer šifra arginaze je 3.5.3.1.

Pojdite na predavanje št. 2 "Struktura in delovanje ogljikovih hidratov in lipidov"

Pojdite na predavanje št. 4 "Struktura in delovanje nukleinskih kislin ATP"

Oglejte si kazalo (predavanja №1-25)

Preproste beljakovine so sestavljene iz

Razvrstitev beljakovin temelji na njihovih fizikalno-kemijskih in kemijskih lastnostih. Beljakovine so razvrščene glede na več značilnosti..

1. Po strukturi

Glede na kemijsko zgradbo molekul vse beljakovine delimo na enostavne in zapletene.

Preproste beljakovine (beljakovine) so sestavljene samo iz aminokislin.

Kompleksne beljakovine (proteidi) so sestavljene iz kroglastih beljakovin in ne-beljakovinske komponente. Neproteinski del kompleksne beljakovine se imenuje protetična skupina..

Prostetično skupino lahko predstavljajo spojine različnih kemičnih lastnosti. Zapletene beljakovine so glede na strukturo in lastnosti razdeljene na:

  • kromoproteini - vsebujejo obarvano komponento (hemoglobin, mioglobin, citokromi, klorofil) kot nebeljakovinski del;
  • glikoproteini - vsebujejo ogljikove hidrate;
  • nukleoproteini - vsebujejo nukleinske kisline;
  • lipoproteini - vsebujejo lipide;
  • fosfoproteini - vsebujejo ostanke fosforne kisline;
  • metaloproteini - vsebujejo kompleksno vezano kovino.

Preprosti proteini

Preprosti proteini vključujejo albumine, globuline, protamine, histone, prolamine, gluteline, proteinoide.

Albumin in globulini so beljakovine, ki jih najdemo v vseh tkivih. Krvni serum je najbogatejši s temi beljakovinami. Albumin predstavlja več kot polovico beljakovin v krvni plazmi.

Albumin

Albumin - predstavlja glavnino živalskih in rastlinskih beljakovin. Albumini so kroglasti proteini.

Albumin - beljakovine z relativno majhno molekulsko maso 25000-70000, imajo izrazito kislo naravo, saj vsebujejo veliko količino asparaginske in glutaminske kisline.

Raztopijo se v čisti vodi in razredčenih raztopinah kislin, alkalij in soli. Albumin se obori iz vodnih raztopin z amonijevim sulfatom šele, ko je raztopina popolnoma nasičena, ker to so visoko hidrirani proteini.

Ko zavrejo, se zvijejo in oborijo v obliki gostih kosmičev denaturiranih beljakovin. Nastanek pene na mleku, zgoščevanje vsebine jajc med kuhanjem je razloženo z denaturacijo albumina. Pena, ki nastane med kuhanjem sadja in zelenjave, je delno sestavljena iz koaguliranega rastlinskega albumina.

Albumin - beljakovine pretežno živalskega izvora. Sem spadajo albumini v krvnem serumu, mlečni laktalbumin, jajčni beljak ovalbumin, mioalbumin živalskih mišic, pa tudi pšenica, rž in ječmen levkozin, ajda in sojina legumenin, ricin ricinusov zrn.

Albumin v telesu opravlja prehranske, transportne in razstrupljevalne funkcije..

Značilna lastnost albumina je njihova visoka adsorpcijska sposobnost. Adsorbirajo polarne in nepolarne molekule in opravljajo transportno vlogo.

Prevozijo hormone, holesterol, bilirubin, zdravila, kalcijeve ione.

Albumin veže strupene spojine - alkaloide, težke kovine, bilirubin.

Zaradi visoke hidrofilnosti, majhne molekulske velikosti in pomembne koncentracije albumina igrajo pomembno vlogo pri vzdrževanju osmotskega tlaka v krvi. Albumin zagotavlja 80% osmotskega tlaka krvi iz vseh drugih serumskih beljakovin.

Albumin se sintetizira predvsem v jetrih in se hitro obnavlja.

Globulini

Globulini so razširjena skupina kroglastih beljakovin, ki običajno spremljajo albumin. Globulini imajo večjo molekulsko maso kot albumin. Globulini so rahlo kisli ali nevtralni proteini.

Globulini so topni v šibkih solnih raztopinah, netopni v destilirani vodi in ob 50% ali več nasičenosti raztopin oborijo z amonijevim sulfatom, koagulirajo pri segrevanju.

Globulini vključujejo serum, mleko, jajčeca, mišice in druge globuline.

V hrani je veliko globulinov. Grah vsebuje beljakovine legumin, soja vsebuje glicinin, fižolova semena vsebujejo fazaolin, krompir vsebuje tuberin, kri vsebuje fibrinogen, mleko vsebuje laktoglobulin, jajca vsebujejo jajčni globulin, konoplja pa edestin..

Globulini v telesu opravljajo prehranske, zaščitne in transportne funkcije.

V krvi globulini prenašajo holesterol, fosfolipide, trigliceride, železove ione (Fe 2+), baker (Cu 2+), vitamin B12.. V mleku laktoglobulini in laktalbumini opravljajo tudi transportno funkcijo.

Globuline proizvajajo jetra in imunski sistem.

Protamin

Protamini - pozitivno nabiti jedrski proteini z nizko molekulsko maso z izrazitimi osnovnimi lastnostmi (alkalni proteini), z nizko molekulsko maso - 4000-12000, vsebujejo 60-85% arginina.

Protamini so sestavni del številnih pomembnih kompleksnih proteinov (nukleoproteinov), ki tvorijo celična jedra. V jedrih celic so v kompleksu z DNA.

Protamini se dobro raztopijo v vodi, kislih in nevtralnih gojiščih in se oborijo v alkalnih medijih, pri kuhanju se ne oborijo.

Protamini se nahajajo v jedrih sperme pri ribah. Sestavljajo delež glavne beljakovine v zrelih ribah.

Protamini najdemo v semenu nekaterih vrst rib (salmin - losos, klupein - sled), skuša - skuša.

Izvajajo predvsem strukturno funkcijo, zato so prisotne v celicah, ki se ne morejo deliti.

Histoni

Histoni so beljakovine z nizko molekulsko maso (11000-22000) s terciarno strukturo, ki imajo izrazite osnovne (alkalne) lastnosti, ker vsebujejo velike količine arginina in lizina.

Histone najdemo v jedrih celic višjih organizmov v kombinaciji z nukleinskimi kislinami, ki tvorijo nukleoproteine.

Histoni igrajo pomembno vlogo pri regulaciji genske aktivnosti. To so proteini kromosomov, vključeni so v strukturo kromatina. V celicah so pozitivno nabiti histoni vezani na negativno nabito DNA v kromatinu. Histoni v kromatinu tvorijo hrbtenico, na katero je navita molekula DNA.

To so zelo stabilne beljakovine, katerih molekule se lahko ohranijo skozi celotno življenje celice..

Histone najdemo kot nukleoproteine ​​v levkocitih in rdečih krvnih celicah (hemoglobin).

Histoni so po lastnostih podobni protaminom, topni v vodi in razredčenih kislinah, topni v vodnem amoniaku in se pri segrevanju ne strdijo. Molekule histona so polarne, zelo hidrofilne, zato jih iz raztopine težko nasolimo.

Glavne funkcije histonov so strukturne in regulativne.

Strukturni - histoni sodelujejo pri stabilizaciji prostorske strukture DNK in zato kromatin, kromosomi in nukleosomi.

Regulativni - je sposobnost blokiranja prenosa genskih informacij iz DNA v RNA.

Prolaminov

Prolamini so beljakovine rastlinskega izvora, ki jih vsebuje gluten semen žitnih rastlin, kjer delujejo kot beljakovine za shranjevanje. Vsebujejo veliko količino glutaminske kisline in prolina (od tod tudi ime prolamin).

Prolamini skoraj ne vsebujejo glicina in lizina, zaradi česar je njihova hranilna vrednost nizka.

Značilnost prolaminov je, da so topni v vodi, solnih raztopinah, alkalijah, dobro topni v 60-80% raztopini etanola (to je posledica prisotnosti velike količine nepolarnega aminokislinskega prolina), medtem ko se vsi drugi proteini denaturirajo in oborijo. usedlina.

Sem spadajo gliadin (pšenične beljakovine, rž), hordein (ječmenove beljakovine), zein (koruzne beljakovine), avenin (ovseni beljakovine), edestin (konopljine beljakovine).

Prolaminov praktično ni v stročnicah in oljnicah.

Glutelini

Glutelini so rastlinske beljakovine z visoko vsebnostjo aminokislin prolina in glutaminske kisline.

Glutelini imajo pomembno vlogo pri prehrani ljudi, saj je njihova hranilna vrednost velika. Prisotni so v žitnih semenih skupaj s prolamini.

Glutelini so vmesni delež med prolamini in globulini.

Glutelini so topni v razredčenih kislinah in alkalijah, netopni v vodi, alkoholu in razredčenih solnih raztopinah.

Predstavniki tega razreda preprostih beljakovin so orizenin (riževe beljakovine), glutelin (koruzni proteini) in glutenin (pšenične beljakovine).

V rižu je 80% vseh beljakovin glutelini (orizenin), kar lahko pojasni visoko vsebnost lizina v beljakovinah riževih zrn..

Te beljakovine v rženi moki ne tvorijo glutena, kar je posledica kvalitativne razlike med beljakovinami rži in pšenice..

Proteinoidi

Proteinoidi - fibrilarni proteini, njihove molekule tvorijo večmolekularne filamentne komplekse - fibrile.

Proteinoidi - beljakovine živalskega izvora, bogate z glicinom, prolinom, cistinom. Lahko so terciarne in kvaternarne..

Proteinoidi - beljakovine nosilnih tkiv (kosti, hrustanec, kite, vezi). Predstavljajo jih kolagen, elastin in keratin.

Proteinoidi niso topni v vodi, solnih raztopinah, razredčenih kislinah in alkalijah. V prebavilih večine živali in ljudi se ne prebavijo, zato ne morejo izpolniti prehranske funkcije. Vendar pa so se nekateri členonožci prilagodili prehrani s fibrilarnimi beljakovinami kože, perjem ptic, volno (na primer molji).

Proteinoidi vključujejo kolagen - glavno beljakovino kože, kosti in hrustanca, elastin - beljakovine kit in vezivnega tkiva, keratin - beljakovine las, volne, kopit, rogov in svilenega fibroina.

Kolagen

Kolagen je glavna beljakovina vezivnega tkiva živali in ljudi, sestavljena iz treh beljakovinskih filamentov, ki so zviti v spiralo. Kolagen ščiti tkiva pred mehanskimi obremenitvami in ohranja moč kože.

Kolagen je v telesu razširjena beljakovina, ki predstavlja približno tretjino vseh telesnih beljakovin. Več kot 80% vsega kolagena v telesu je v medcelični snovi vezivnega tkiva kože, kosti, vezi, kit, hrustanca. Te tkanine imajo majhno raztezanje in visoko trdnost.

Značilnosti aminokislinske sestave kolagena vključujejo predvsem visoko vsebnost glicina in prolina. Kolagene polipeptidne verige vsebujejo približno 1000 aminokislin.

Kolagen, dolgo segrevan v vodi pri 56-100 0 С, se spremeni v topno lepilo ali glutin (želatino), ki se pri ohlajanju strdi in tvori žele. Priprava želejskih jedi temelji na tej lastnosti želatine..

Elastin

Elastin je glavna beljakovina elastičnih vlaken, ki jih v velikih količinah vsebuje medcelična snov tkiv, kot so koža, stene krvnih žil, vezi in pljuča. Te tkanine imajo zelo pomembne lastnosti: v primerjavi s prvotno dolžino se lahko večkrat raztegnejo, hkrati pa ohranijo visoko natezno trdnost in se po odstranitvi tovora vrnejo v prvotno stanje.

Elastičnost je povezana s prisotnostjo velikega števila medverižnih zamrežitev v elastinu s sodelovanjem aminokisline lizin.

Elastin je netopen v vodi in ni nabrekljiv. Elastin vsebuje veliko hidrofobnih aminokislin - glicin, valin, alanin, levcin, prolin.

Keratin

Keratini so družina fibrilarnih beljakovin z mehansko trdnostjo, ki je med biološkimi materiali drugačna od hitina..

Dlaka (volna), nohti, perje, igle, kremplji, rogovi in ​​kopita živali so v glavnem sestavljeni iz keratina.

Keratini imajo lahko α-strukturo in β-strukturo.

α-keratin je strukturni protein, zgrajen pretežno v obliki α-vijačnice.

V α-keratinih se tri α-vijačnice združijo v super tuljavo. Molekule Α-keratina so vzporedno usmerjene in povezane z disulfidnimi vezmi (vsebujejo veliko cisteina), kar daje trdnost strukturi.

Primer β-keratinov je svileni fibroin.

Keratini niso topni v raztopinah soli, kislin, alkalij. Njihova molekulska masa je zelo velika.

Svilen fibroin

Svileni fibroin je fibrilarni protein, ki ga izločajo pajkovci in nekatere žuželke in je osnova pajkove mreže in zapredkov žuželk, zlasti svilene sviloprejke.

Njegova β-struktura je sestavljena iz antiparalelnih polipeptidnih verig, povezanih z vodikovimi vezmi. Fibroin je sestavljen predvsem iz glicina, alanina, serina, tirozina.

Kompleksne beljakovine

Fosfoproteini

Fosfoproteini so kompleksni proteini, katerih protetična skupina so ostanki fosforne kisline. Na peptidno verigo se veže skozi ostanke tirozina, serina in treonina, t.j. tiste aminokisline, ki vsebujejo OH skupino.

Beljakovine tega razreda vključujejo:

  • kazeinsko mleko, v katerem vsebnost fosforjeve kisline doseže 1%;
  • vitellin, vitellinin in fosvitin, izolirani iz rumenjaka piščančjih jajc;
  • ovalbumin, odprt v piščančjem beljaku;
  • ihtulin, ki ga najdemo v jajcih rib in ima pomembno vlogo pri razvoju ribjih zarodkov.

Biološka vloga fosfoproteinov je, da so bistvena hranila za rastoče organizme.

Fosfoproteini so dragocen vir energije in plastičnega materiala za razvoj zarodka ter nadaljnjo rast in razvoj telesa.

Na primer, kazein (kazeinogen) v mleku vsebuje vse bistvene aminokisline in fosforno kislino. Vsebuje tudi kalcijeve ione.

Rastoče telo v velikih količinah potrebuje fosfor in kalcij za tvorbo okostja.

Glikoproteini

Glikoproteini (glikokonjugati) so kompleksni proteini, ki vsebujejo ogljikohidratno komponento kot protetična skupina.

V nekaterih glikoproteinih je ogljikohidratni del ohlapno vezan na beljakovine in ga je mogoče zlahka ločiti od njega. Prostetične skupine nekaterih glikoproteinov lahko najdemo v tkivih in v prostem stanju.

Glikoproteini so v naravi zelo razširjeni. Najdemo jih v izločkih (slina itd.), V sestavi celičnih membran, celičnih sten, medcelične snovi, vezivnega tkiva. Številni encimi in transportni proteini so glikoproteini.

Glikoproteine ​​delimo na prave glikoproteine ​​in proteoglikane.

Pravi glikoproteini

Ogljikohidratni delež glikoproteinov predstavljajo majhni heteropolisaharidi ali oligosaharidi nepravilne strukture in vsebujejo manozo, galaktozo, glukozo in njihove amino derivate. Beljakovine v njih predstavljajo 80-85% mase makromolekule.

Za glikoproteine ​​je značilna kovalentna glikozidna vez. Med ogljikohidratno komponento in skupino asparagin amida v beljakovinah pride do N-glikozidne vezi. Na primer v imunoglobulinih, encimih in hormonih).

O-glikozidna vez - monosaharid je vezan na OH skupino serina ali treonina (v mucinih), včasih pa na OH skupino hidroksilizin ali hidroksiprolin (kolageni).

Tipični glikoproteini vključujejo večino beljakovinskih hormonov, snovi, ki se izločajo v telesne tekočine, membranske kompleksne beljakovine, vsa protitelesa (imunoglobulini), beljakovine krvne plazme, mleko, interferoni, krvne skupine.

Funkcije glikoproteinov

  1. Strukturni - kolagen, elastin.
  2. Zaščitna - protitelesa (imunoglobulini), interferon, faktorji koagulacije krvi (protrombin, fibrinogen).
  3. Receptor - pritrditev efektorja vodi do spremembe konformacije receptorskega proteina, kar povzroči znotrajcelični odziv.
  4. Hormonski - gonadotropni, adrenokortikotropni in ščitnični hormoni.
  5. Encimski - encimi: holinesteraza, nukleaza.
  6. Transport - prenos snovi v krvi in ​​čez membrane (transferin, transkortin, albumin, Na +, K + -ATPaza).

Proteoglikani tvorijo posebno skupino glikoproteinov, v kateri prevladuje ogljikohidratna komponenta in predstavlja 90% in več. Poleg tega so te snovi po svojih lastnostih bolj podobne polisaharidom kot beljakovinam..

Prostetično skupino proteoglikanov predstavljajo heteropolisaharidi z pravilno strukturo.

Ogljikohidratni del se podobno kot glikoproteini veže na beljakovine skozi ostanke serina in asparagina.

Fragmenti ogljikovih hidratov povečajo hidrofilne lastnosti beljakovin zaradi velikega števila OH skupin in kislih skupin. Verige slednjih niso dovolj prožne in običajno sprejemajo konformacijo zelo ohlapne naključne tuljave, ki zaseda ogromen volumen.

Ker so hidrofilni, pritegnejo veliko vode in tvorijo hidrirane gele tudi pri nizkih koncentracijah. Podobna sposobnost ustvarja v zunajceličnem prostoru - turgor.

Proteoglikani tvorijo glavno snov zunajceličnega matriksa (medcelični prostor).

Proteoglikani matrice hrustanca vsebujejo hialuronsko kislino, ki tvori želatinasti gel, ki deluje kot blažilec udarcev na hrustančnih in sklepnih površinah..

Po funkciji so proteoglikani pomembni za medcelični prostor, zlasti vezivno tkivo, v katerega so potopljena kolagenska vlakna. Imajo drevesno strukturo, v središču je hialuronska kislina.

Ker njihove molekule so hidrofilne, ustvarijo mrežasti žele podoben matriks in zapolnijo prostor med celicami, kar je ovira za velike molekule in mikroorganizme.

V zunajceličnem matriksu so prisotni različni proteoglikani. Med njimi so zelo veliki - na primer agrekan in vorsikan.

V medceličnem prostoru je tudi cel niz tako imenovanih majhnih proteoglikanov, ki so razširjeni v različnih vrstah vezivnega tkiva in tam opravljajo različne funkcije..

Glede na razmerje beljakovinskih in ogljikohidratnih delov glikoproteine ​​delimo na nevtralne in kisle.

Nevtralni glikoproteini vključujejo jajčni beljak (ovalbumin), glikoproteine ​​v krvni plazmi, ščitnične beljakovine (tiroglobulin).

Kisli glikoproteini vključujejo mucine in mukoide.

Mucini so osnova telesne sluzi (slina, želodčni in črevesni sokovi). Izvajajo zaščitno funkcijo - ščitijo stene prebavnega trakta pred mehanskimi in kemičnimi poškodbami. Mucini so odporni na encime, ki hidrolizirajo beljakovine.

Mukoidi so beljakovine sinovialne tekočine sklepov, hrustanca, tekočine zrkla. Izvajajo zaščitno funkcijo, so mazivo v gibalnih aparatih.

Sestava kislih glikoproteinov vključuje uronsko kislino, ki sodeluje pri razstrupljanju bilirubina in zdravil.

Nukleoproteini

Nukleoproteini (DNP in RNP) so kompleksni proteini, katerih protetična skupina so nukleinske kisline (RNA in DNA).

V naravi najdemo 2 vrsti nukleoproteinov - deoksiribonukleoproteini (DNP) - kompleksi proteinov z deoksiribonukleinsko kislino (DNA) in ribonukleoproteini (RNP) - kompleksi proteinov z ribonukleinsko kislino (RNA).

DNP so pretežno lokalizirani v jedru, mitohondriji in RNP so v citoplazmi, v jedru (nukleolusi) pa najdemo tudi RNP z visoko molekulsko maso.

Obstajata dve vrsti nukleinskih kislin, odvisno od pentoze, ki jo vsebujejo - ribonukleinska kislina (RNA), če vsebuje ribozo in deoksiribonukleinska kislina (DNA), če vsebuje deoksiribozo.

Razlike med RNA in DNA

  • število pramenov: en pramen v RNA, dva pramena v DNA;
  • velikost: DNA je veliko večja;
  • lokalizacija v celici: DNA je v jedru, skoraj vsa RNA je zunaj jedra;
  • vrsta monosaharida: v DNA - deoksiriboza, v RNA - riboza;
  • dušikove baze: DNA vsebuje timin, RNA vsebuje uracil;
  • funkcija: DNA je odgovorna za shranjevanje dednih informacij, RNA - za njihovo izvajanje.

DNA je pretežno koncentrirana v jedru celic kot del kromosomov, mitohondrijev in kloroplastov.

Shranjevanje, razmnoževanje in dedovanje genskega materiala, izražanje genov.

Obstajajo tri glavne vrste RNA:

  • matrica (informativna) - mRNA (mRNA) je v jedru in citoplazmi.
  • transport - tRNA je v glavnem vsebovana v citoplazmi celice.
  • ribosomska - rRNA predstavlja bistveni del ribosoma.

mRNA (mRNA) - prebere informacije z mesta DNA o primarni strukturi beljakovin in jih prenese v ribosome (prenese informacije iz jedra v citoplazmo).

tRNA - transportira aminokisline na mesto sinteze beljakovin (od citoplazme do ribosomov).

rRNA - je del ribosomov (iz njega je zgrajen okvir ribosoma), sodeluje pri sintezi beljakovinske (polipeptidne) verige.

RNA v nekaterih virusih je nosilec genskih informacij namesto DNA.

Video film "Nukleinske kisline v biosintezi beljakovin"

Lipoproteini

Lipoproteini - kompleksni proteini, katerih protetično skupino predstavlja lipid.

Lipidi igrajo pomembno vlogo v človeškem telesu. Najdemo jih v vseh celicah in tkivih in so vključeni v številne presnovne procese.

Tvorijo strukturno osnovo vseh bioloških membran, v prostem stanju so prisotni predvsem v krvni plazmi in limfi.

Lipoproteini v plazmi in krvni serum so topni v vodi. Lipoproteini sten celične membrane, živčnih vlaken niso topni v vodi.

Sestava lipoproteinov lahko hkrati vključuje proste trigliceride, maščobne kisline, nevtralne maščobe, fosfolipide in holesterol (holesterol).

Vse vrste lipoproteinov imajo podobno zgradbo: hidrofobno jedro in hidrofilni sloj na površini. Hidrofilno plast tvorijo beljakovine (apoproteini), fosfolipidi in holesterol. Triacilgliceroli (TAG) in estri holesterola tvorijo hidrofobno jedro.

Hidrofilne skupine teh molekul so usmerjene v vodno fazo, hidrofobni deli pa v hidrofobno lipoproteinsko jedro, ki vsebuje transportirane lipide.

Lipidi se v vodi ne raztopijo, zato jih kri ne more prenašati v čisti obliki. Zato se za prenos lipidov v krvi v telesu tvorijo lipidno-beljakovinski kompleksi - lipoproteini.

V telesu se sintetizirajo naslednje vrste lipoproteinov: hilomikroni (HM), lipoproteini zelo nizke gostote (VLDL), lipoproteini srednje gostote (IDL), lipoproteini nizke gostote (LDL) in lipoproteini visoke gostote (HDL).

Vsaka od vrst LP se tvori v različnih tkivih in prenaša določene lipide.

Skupna funkcija vseh lipoproteinov je prenos lipidov.

Lipoproteini so zelo topni v krvi, saj so majhni in imajo negativni površinski naboj. Nekateri lipoproteini zlahka preidejo skozi kapilarne stene krvnih žil in dostavijo lipide v celice.

Velika velikost hilomikronov jim ne omogoča, da prodrejo skozi stene kapilar, zato iz črevesnih celic najprej vstopijo v limfni sistem, nato pa skozi glavni torakalni kanal vstopijo v kri skupaj z limfo..

Lipoproteini zelo nizke in nizke gostote povzročajo aterosklerozo, ko se njihova koncentracija v krvi poveča.

Ko se moti transport lipidov in metabolizem lipidov, se energijski potencial telesa zmanjša, poslabša se prenos živčnih impulzov in zmanjša hitrost encimskih reakcij. Brez sodelovanja lipoproteinov je prenos maščob topnih vitaminov nemogoč: vitamini skupin A, E, K, D.

Kromoproteini

Kromoproteini ("obarvani proteini") - kompleksni proteini, ki vsebujejo obarvano komponento kot protetično skupino.

Kromoproteini sodelujejo v vitalnih procesih, kot so fotosinteza, dihanje, transport kisika in ogljikovega dioksida, redoks reakcije, zaznavanje svetlobe in barv itd..

Glede na njihovo strukturo ločimo hemoproteine, flavoproteine ​​in rodopsin.

Hemoproteini (rdeči) - kompleksni proteini, katerih protetska skupina je hem.

V skupino hemoproteinov spadajo hemoglobin, mioglobin, beljakovine, ki vsebujejo klorofil, in encimi (citokromi, katalaza in peroksidaza). Vsi vsebujejo železove (ali magnezijeve) porfirine kot nebeljakovinsko komponento, vendar beljakovine različne sestave in zgradbe ter opravljajo različne biološke funkcije.

Klorofil (magnezijev porfirin) skupaj z beljakovinami zagotavlja fotosintetsko aktivnost rastlin in katalizira cepitev molekul vode na vodik in kisik (absorpcija sončne energije). Hemoproteini (železovi porfirini) pa katalizirajo nasprotno reakcijo - tvorbo molekule vode, povezano s sproščanjem energije.

Hemoglobin je glavna sestavina eritrocita in glavni dihalni pigment, zagotavlja transport kisika (O2.) iz pljuč v tkivo in ogljikov dioksid (CO2.) iz tkiv v pljuča. Vzdržuje kislinsko-bazično ravnovesje krvi.

V hemoglobinu je beljakovinska komponenta globin, nebeljakovinska komponenta pa hem - pigment. Železov ion se nahaja v središču heme pigmenta, ki daje krvi značilno rdečo barvo. Heme predstavlja porfirin, ki je sestavljen iz 4 pirolskih obročev. Vsako od 4 molekul hema "zavije" ena polipeptidna veriga.

Heme je protetična skupina v mioglobinu, katalazi, peroksidazi, citokromih. Hem se nahaja tudi v rastlinskih hemoproteinih in sodeluje v procesu fotosinteze.

Mioglobin (mišični protein) je majhen krogelni protein, njegova molekula je sestavljena iz ene polipeptidne verige in enega hema. Mioglobin v mišicah ustvarja rezervo kisika, ki jo uporabljajo mišična vlakna.

Kromoproteini vključujejo tudi flavoproteine, katerih protetične skupine so derivati ​​izoaloksazina. Flavoproteini so del oksidoreduktaz - encimov, ki katalizirajo redoks reakcije v celici. Nekateri flavonoidi vključujejo kovinske ione in molekulo hema.

Rodopsin je beljakovina, katere protetična skupina je aktivna oblika vitamina A - mrežnice. Rodopsin je glavna svetlobno občutljiva snov mrežničnih palic. Njegova naloga je zaznavanje svetlobe v mraku, tj. odgovoren za vid mraka.

Metaloproteini

Metaloproteini - kompleksni proteini, kjer kovinski ioni igrajo vlogo beljakovinske komponente.

Število metaloproteinov vključuje približno sto encimov.

Pomembna funkcija metaloproteinov je povezana s prevozom kovin in njihovim shranjevanjem v telesu..

Tipični metaloproteini so beljakovine, ki vsebujejo nehemsko železo - transferin, feritin, hemosiderin, ki so pomembni pri izmenjavi železa v telesu.

Transferrin je vodotopni železov protein, ki ga vsebuje krvni serum kot del β-globulinov. Molekula transferina vsebuje dva iona Fe 3+. Ta beljakovina služi kot nosilec železa v telesu. Transferrin se sintetizira v jetrih.

Ferritin je znotrajcelični globularni protein, ki ga najdemo predvsem v vranici, jetrih in kostnem mozgu in služi kot skladišče železa v telesu. Feritin vzdržuje zaloge citosolnega železa v topni in nestrupeni obliki.

Hemosiderin je v nasprotju s feritinom in transferinom v vodi netopen beljakovinski kompleks, ki vsebuje železo. Najdemo ga predvsem v celicah jeter in vranice, kopiči se s presežkom železa v telesu, na primer pri pogostih transfuzijah krvi.

Ceruloplazmin je beljakovina sirotke, ki vsebuje baker in je vključena v njegovo presnovo, pa tudi v presnovne procese železa. Nanaša se na α-2-globuline.

Katalaza - nevtralizira vodikov peroksid.

Citohrom oksidaza - v kombinaciji z drugimi encimi mitohondrijske dihalne verige sodeluje pri sintezi ATP.

Alkohol dehidrogenaza - zagotavlja presnovo etanola in drugih alkoholov

Laktat dehidrogenaza - sodeluje pri presnovi mlečne kisline

Karboanhidraza - tvori ogljikovo kislino iz CO2. in H2.O.

Ksantin oksidaza - odgovorna za zadnje reakcije katabolizma purinskih baz.

Ščitnična peroksidaza - sodeluje pri sintezi ščitničnih hormonov.

Glutation peroksidaza - antioksidativni encim.

Ureaza - odgovorna za razgradnjo sečnine.

2. Po molekularni obliki (fibrilarni in kroglasti)

Beljakovine lahko po molekularni obliki in nekaterih fizikalnih lastnostih razvrstimo v dva široka razreda: fibrilarne in globularne beljakovine..

Fibrilarne beljakovine so dolge nitaste molekule, katerih polipeptidne verige so med seboj vzporedne vzdolž ene osi in tvorijo dolga vlakna (fibrile) ali plasti.

Najpomembnejša je sekundarna struktura (terciar skorajda sploh ni izražen).

Večina fibrilarnih beljakovin ni topnih v vodi in ima veliko molekulsko maso.

Te beljakovine odlikuje visoka mehanska trdnost in imajo strukturno funkcijo.

Fibrilarni proteini vključujejo keratine (lase, volno, rogove, kopita, nohte, perje), miozin (mišice), kolagen (kite in hrustanec), fibroin (svila, pajkove mreže).

Za globularne beljakovine je značilno kompaktno tridimenzionalno zlaganje polipeptidnih verig, njihove molekule so kroglaste.

Terciarna struktura je najpomembnejša.

Globularni proteini so topni v vodi ali razredčenih solnih raztopinah. Zaradi velike velikosti molekul so te raztopine koloidne.

Globularni proteini delujejo kot encimi, protitelesa (serumski globulini določajo imunološko aktivnost) in v nekaterih primerih hormoni (inzulin).

Imajo pomembno vlogo v protoplazmi, zadržujejo vodo in nekatere druge snovi v njej ter prispevajo k ohranjanju molekularne organizacije..

Globularne beljakovine najdemo v fizioloških tekočinah (krvni serum, mleko, prebavne tekočine), v telesnih tkivih.

Obstajajo tudi vmesni proteini fibrilarne narave, vendar topni. Primer je fibrinogen, ki se ob strjevanju krvi pretvori v netopni fibrin..

3. Topnost v določenih topilih

Razvrstitev enostavnih beljakovin temelji predvsem na topnosti v vodi, alkoholu, solnih raztopinah, raztopinah alkalij in kislin.

4. O aminokislinski sestavi

Z vidika hranilne vrednosti beljakovin, ki jih določa njihova aminokislinska sestava in vsebnost esencialnih aminokislin, beljakovine delimo na popolne in okvarjene.

Šteje se, da so beljakovine popolne, če vsebujejo osem esencialnih aminokislin, ki jih telo ne more samo sintetizirati..

Poškodovane beljakovine so beljakovine, ki vsebujejo premajhne količine ene ali več esencialnih aminokislin, ki jih telo ne more sintetizirati.

Popolne beljakovine najdemo v živalskih proizvodih (razen v želatini), pa tudi v nekaterih rastlinskih živilih (grah, fižol, soja).

Proteini z napako - večinoma rastlinskega izvora.