Veľký počet organických látok, ktoré tvoria živú bunku, sa vyznačuje veľkými molekulovými veľkosťami a ide o biopolyméry. Patria sem bielkoviny, ktoré tvoria 50 až 80 % sušiny celej bunky. Proteínové monoméry sú aminokyseliny, ktoré sú navzájom spojené peptidovými väzbami. Proteínové makromolekuly majú niekoľko úrovní organizácie a vykonávajú v bunke množstvo dôležitých funkcií: stavebnú, ochrannú, katalytickú, motorickú atď. V našom článku sa budeme zaoberať štrukturálnymi vlastnosťami peptidov a tiež uvedieme príklady globulárnych a fibrilárnych proteínov. ktoré tvoria ľudské telo.
Tvary organizácie polypeptidových makromolekúl
Zbytky aminokyselín sú postupne navzájom spojené silnými kovalentnými väzbami tzv.peptid. Sú dosť pevné a udržujú primárnu štruktúru proteínu v stabilnom stave, ktorý má formu reťazca. Sekundárna forma nastáva, keď je polypeptidový reťazec skrútený do alfa helixu. Je stabilizovaný dodatočne vznikajúcimi vodíkovými väzbami. Terciárna alebo natívna konfigurácia má zásadný význam, pretože väčšina globulárnych proteínov v živej bunke má práve takúto štruktúru. Špirála je zabalená vo forme gule alebo guľôčky. Jeho stabilita je spôsobená nielen objavením sa nových vodíkových väzieb, ale aj tvorbou disulfidových mostíkov. Vznikajú v dôsledku interakcie atómov síry, ktoré tvoria aminokyselinu cysteín. Dôležitú úlohu pri tvorbe terciárnej štruktúry zohrávajú hydrofilné a hydrofóbne interakcie medzi skupinami atómov v rámci štruktúry peptidu. Ak sa globulárny proteín spojí s rovnakými molekulami prostredníctvom neproteínovej zložky, napríklad kovového iónu, potom vzniká kvartérna konfigurácia - najvyššia forma organizácie polypeptidu.
Fibrilárne proteíny
Kontraktilnú, motorickú a stavebnú funkciu v bunke vykonávajú proteíny, ktorých makromolekuly vyzerajú ako tenké vlákna – fibrily. Polypeptidy, ktoré tvoria vlákna kože, vlasov a nechtov, sú klasifikované ako fibrilárne druhy. Najznámejšie z nich sú kolagén, keratín a elastín. Nerozpúšťajú sa vo vode, ale môžu v nej napučať, čím sa vytvorí lepkavá a viskózna hmota. Peptidy lineárnej štruktúry sú tiež súčasťou filamentov štiepneho vretienka, ktoré tvoria mitotický aparát bunky. Oni súpripojiť k chromozómom, stiahnuť a natiahnuť ich k pólom bunky. Tento proces sa pozoruje v anafáze mitózy - delenia somatických buniek tela, ako aj v redukčných a rovnicových štádiách delenia zárodočných buniek - meióze. Na rozdiel od globulárneho proteínu sú fibrily schopné rýchlo sa natiahnuť a stiahnuť. Riasinky brvitých topánok, bičíky euglena green alebo jednobunkové riasy - chlamydomonas sú postavené z fibríl a plnia funkcie pohybu v najjednoduchších organizmoch. Kontrakcia svalových bielkovín - aktínu a myozínu, ktoré sú súčasťou svalového tkaniva, určujú rôzne pohyby kostrových svalov a udržiavajú svalovú kostru ľudského tela.
Štruktúra globulárnych proteínov
Peptidy - nosiče molekúl rôznych látok, ochranné bielkoviny - imunoglobulíny, hormóny - to je neúplný zoznam bielkovín, ktorých terciárna štruktúra má tvar guľôčky - guľôčky. V krvi sú určité bielkoviny, ktoré majú na svojom povrchu určité oblasti – aktívne centrá. S ich pomocou rozpoznávajú a pripájajú na seba molekuly biologicky aktívnych látok produkovaných žľazami zmiešanej a vnútornej sekrécie. Pomocou globulárnych proteínov sú hormóny štítnej žľazy a pohlavných žliaz, nadobličiek, týmusu, hypofýzy dodávané do určitých buniek ľudského tela, vybavené špeciálnymi receptormi na ich rozpoznávanie.
Membránové polypeptidy
Model fluidnej mozaiky štruktúry bunkových membrán je najlepšie prispôsobený ich dôležitým funkciám: bariére,receptor a transport. Proteíny, ktoré sú v ňom obsiahnuté, vykonávajú transport iónov a častíc určitých látok, ako je glukóza, aminokyseliny atď. Vlastnosti globulárnych nosných proteínov je možné študovať na príklade sodíkovo-draselnej pumpy. Vykonáva prechod iónov z bunky do medzibunkového priestoru a naopak. Sodné ióny sa neustále pohybujú do stredu bunkovej cytoplazmy a draselné katióny sa neustále pohybujú von z bunky. Porušenie požadovanej koncentrácie týchto iónov vedie k bunkovej smrti. Aby sa predišlo tejto hrozbe, do bunkovej membrány je zabudovaný špeciálny proteín. Štruktúra globulárnych proteínov je taká, že nesú katióny Na+ a K+proti koncentračnému gradientu využívajúcom energiu kyseliny adenozíntrifosforečnej.
Štruktúra a funkcia inzulínu
Rozpustné proteíny guľovej štruktúry, ktoré sú v terciárnej forme, pôsobia v ľudskom tele ako regulátory metabolizmu. Inzulín je produkovaný beta bunkami Langerhansových ostrovčekov a kontroluje hladinu glukózy v krvi. Pozostáva z dvoch polypeptidových reťazcov (α- a β-formy) spojených niekoľkými disulfidovými mostíkmi. Ide o kovalentné väzby, ktoré vznikajú medzi molekulami aminokyseliny obsahujúcej síru – cysteínu. Hormón pankreasu pozostáva hlavne z usporiadanej sekvencie jednotiek aminokyselín organizovaných vo forme alfa helixu. Jeho malá časť má formu β-štruktúry a aminokyselinových zvyškov bez striktnej orientácie v priestore.
Hemoglobín
Klasický príklad globulárnych peptidovProteín v krvi, ktorý spôsobuje červenú farbu krvi, je hemoglobín. Proteín obsahuje štyri polypeptidové oblasti vo forme alfa a beta helixov, ktoré sú spojené neproteínovou zložkou – hemom. Je reprezentovaný iónom železa, ktorý viaže polypeptidové reťazce do jedného potvrdenia súvisiaceho s kvartérnou formou. Kyslíkové častice sú pripojené k molekule proteínu (v tejto forme sa nazýva oxyhemoglobín) a následne transportované do buniek. To zaisťuje normálny priebeh procesov disimilácie, pretože na získanie energie bunka oxiduje organické látky, ktoré sa do nej dostali.
Úloha krvných bielkovín pri transporte plynov
Okrem kyslíka je hemoglobín schopný viazať aj oxid uhličitý. Oxid uhličitý vzniká ako vedľajší produkt katabolických bunkových reakcií a musí sa z buniek odstrániť. Ak vdychovaný vzduch obsahuje oxid uhoľnatý - oxid uhoľnatý, je schopný vytvoriť pevnú väzbu s hemoglobínom. V tomto prípade bezfarebná toxická látka bez zápachu v procese dýchania rýchlo preniká do buniek tela a spôsobuje otravu. Obzvlášť citlivé na vysoké koncentrácie oxidu uhoľnatého sú štruktúry mozgu. Dochádza k ochrnutiu dýchacieho centra umiestneného v predĺženej mieche, čo vedie k smrti udusením.
V našom článku sme skúmali štruktúru, štruktúru a vlastnosti peptidov a tiež sme uviedli príklady globulárnych proteínov, ktoré v ľudskom tele vykonávajú množstvo dôležitých funkcií.
