Za veliko število organskih snovi, ki sestavljajo živo celico, so značilne velike molekularne velikosti in so biopolimeri. Sem spadajo beljakovine, ki predstavljajo od 50 do 80 % suhe mase celotne celice. Proteinski monomeri so aminokisline, ki so med seboj povezane s peptidnimi vezmi. Makromolekule beljakovin imajo več nivojev organizacije in opravljajo številne pomembne funkcije v celici: gradbene, zaščitne, katalitične, motorične itd. V našem članku bomo obravnavali strukturne značilnosti peptidov, navedli pa bomo tudi primere globularnih in fibrilarnih beljakovin. ki sestavljajo človeško telo.
Oblike organizacije polipeptidnih makromolekul
Ostanki aminokislin so med seboj zaporedno povezani z močnimi kovalentnimi vezmi, imenovanimipeptid. So precej močni in ohranjajo primarno strukturo beljakovin v stabilnem stanju, ki ima obliko verige. Sekundarna oblika se pojavi, ko se polipeptidna veriga zvije v alfa vijačnico. Stabilizira se z dodatno nastajajočimi vodikovimi vezmi. Terciarna ali nativna konfiguracija je temeljnega pomena, saj ima večina globularnih beljakovin v živi celici prav takšno strukturo. Spirala je pakirana v obliki krogle ali globule. Njegova stabilnost ni posledica le nastanka novih vodikovih vezi, temveč tudi tvorbe disulfidnih mostov. Nastanejo zaradi interakcije žveplovih atomov, ki sestavljajo aminokislino cistein. Pomembno vlogo pri tvorbi terciarne strukture igrajo hidrofilne in hidrofobne interakcije med skupinami atomov znotraj peptidne strukture. Če se globularni protein združi z istimi molekulami preko nebeljakovinske komponente, na primer kovinskega iona, potem nastane kvartarna konfiguracija - najvišja oblika organizacije polipeptida.
fibrilarni proteini
Kraktilne, motorične in gradbene funkcije v celici opravljajo beljakovine, katerih makromolekule so videti kot tanke niti – fibrile. Polipeptidi, ki sestavljajo vlakna kože, las in nohtov, so razvrščeni kot fibrilarne vrste. Najbolj znani med njimi so kolagen, keratin in elastin. V vodi se ne raztopijo, lahko pa v njej nabreknejo in tvorijo lepljivo in viskozno maso. Peptidi linearne strukture so tudi del filamentov cepitvenega vretena, ki tvorijo mitotični aparat celice. sopritrdijo na kromosome, jih skrčijo in raztegnejo do polov celice. Ta proces opazimo v anafazi mitoze - delitvi somatskih celic telesa, pa tudi v stopnjah redukcije in izenačevanja delitve zarodnih celic - mejoze. Za razliko od globularnih beljakovin se fibrile lahko hitro raztegnejo in skrčijo. Cilia ciliates-čevljev, flagella zelene ali enocelične alge euglene - klamidomonas so zgrajene iz vlaken in opravljajo funkcije gibanja v najpreprostejših organizmih. Krčenje mišičnih beljakovin – aktina in miozina, ki sta del mišičnega tkiva, določata različna gibanja skeletnih mišic in vzdržujeta mišični skelet človeškega telesa.
Struktura globularnih beljakovin
Peptidi - nosilci molekul različnih snovi, zaščitne beljakovine - imunoglobulini, hormoni - to je nepopoln seznam beljakovin, katerih terciarna struktura ima obliko kroglice - globule. V krvi so določene beljakovine, ki imajo na svoji površini določena področja – aktivna središča. Z njihovo pomočjo prepoznajo in nase pritrdijo molekule biološko aktivnih snovi, ki jih proizvajajo žleze mešanega in notranjega izločanja. S pomočjo globularnih beljakovin se hormoni ščitnice in spolnih žlez, nadledvične žleze, timus, hipofiza dostavijo v določene celice človeškega telesa, opremljene s posebnimi receptorji za njihovo prepoznavanje.
membranski polipeptidi
Tekočinsko-mozaični model strukture celičnih membran je najbolje prilagojen njihovim pomembnim funkcijam: pregrada,receptor in transport. Beljakovine, ki so vključene vanj, izvajajo transport ionov in delcev določenih snovi, kot so glukoza, aminokisline ipd. Lastnosti globularnih nosilnih proteinov lahko preučimo na primeru natrijevo-kalijeve črpalke. Izvaja prehod ionov iz celice v medcelični prostor in obratno. Natrijevi ioni se nenehno premikajo v sredino celične citoplazme, kalijevi kationi pa se nenehno premikajo iz celice. Kršitev želene koncentracije teh ionov vodi v smrt celice. Da bi preprečili to grožnjo, je v celično membrano vgrajen poseben protein. Struktura globularnih beljakovin je taka, da nosijo katione Na+ in K+proti koncentracijskemu gradientu z uporabo energije adenozin trifosforjeve kisline.
Struktura in funkcija insulina
Topne beljakovine sferične strukture, ki so v terciarni obliki, delujejo kot regulatorji presnove v človeškem telesu. Inzulin proizvajajo beta celice Langerhansovih otočkov in uravnavajo raven glukoze v krvi. Sestavljen je iz dveh polipeptidnih verig (α- in β-oblik), povezanih z več disulfidnimi mostovi. To so kovalentne vezi, ki nastanejo med molekulami aminokisline, ki vsebuje žveplo - cisteina. Hormon trebušne slinavke je v glavnem sestavljen iz urejenega zaporedja aminokislinskih enot, organiziranih v obliki alfa vijačnice. Majhen del ima obliko β-strukture in aminokislinskih ostankov brez stroge orientacije v prostoru.
hemoglobin
Klasičen primer globularnih peptidovBeljakovina v krvi, ki povzroča rdečo barvo krvi, je hemoglobin. Protein vsebuje štiri polipeptidne regije v obliki alfa in beta spirale, ki jih povezuje nebeljakovinska komponenta – hem. Predstavlja ga železov ion, ki veže polipeptidne verige v eno potrditev, povezano s kvartarno obliko. Delci kisika se pritrdijo na proteinsko molekulo (v tej obliki se imenuje oksihemoglobin) in se nato transportirajo v celice. To zagotavlja normalen potek disimilacijskih procesov, saj celica za pridobivanje energije oksidira organske snovi, ki so vstopile vanjo.
Vloga krvnih beljakovin pri transportu plina
Poleg kisika hemoglobin lahko veže tudi ogljikov dioksid. Ogljikov dioksid nastane kot stranski produkt katabolnih celičnih reakcij in ga je treba odstraniti iz celic. Če vdihani zrak vsebuje ogljikov monoksid - ogljikov monoksid, je sposoben tvoriti močno vez s hemoglobinom. V tem primeru strupena snov brez barve in vonja v procesu dihanja hitro prodre v celice telesa in povzroči zastrupitev. Na visoke koncentracije ogljikovega monoksida so še posebej občutljive strukture možganov. Pojavi se paraliza dihalnega centra, ki se nahaja v podolgovati možgani, kar vodi v smrt zaradi zadušitve.
V našem članku smo preučili strukturo, strukturo in lastnosti peptidov ter navedli tudi primere globularnih beljakovin, ki opravljajo številne pomembne funkcije v človeškem telesu.
