Komplexná bielkovina okrem samotnej bielkovinovej zložky obsahuje ďalšiu skupinu iného charakteru (protetická). Ako táto zložka pôsobia sacharidy, lipidy, kovy, zvyšky kyseliny fosforečnej, nukleové kyseliny. Tento článok vám povie, ako sa jednoduché proteíny líšia od zložitých, na aké typy sa tieto látky delia a aké sú ich vlastnosti. Hlavným rozdielom medzi posudzovanými látkami je ich zloženie.
Komplexné proteíny: definícia
Ide o dvojzložkové látky, ktoré zahŕňajú jednoduchý proteín (peptidové reťazce) a neproteínovú látku (protetická skupina). V procese ich hydrolýzy vznikajú aminokyseliny, neproteínová časť a produkty rozpadu. Ako sa líšia jednoduché proteíny od zložitých? Prvé pozostávajú iba z aminokyselín.
Klasifikácia a charakterizácia komplexných proteínov
Tieto látky sú rozdelené do typov v závislosti od typu ďalšej skupiny. Do komplexuproteíny zahŕňajú:
- Glykoproteíny sú proteíny, ktorých molekuly obsahujú sacharidový zvyšok. Medzi nimi sa rozlišujú proteoglykány (zložky medzibunkového priestoru), ktoré vo svojej štruktúre zahŕňajú mukopolysacharidy. Glykoproteíny zahŕňajú imunoglobulíny.
- Lipoproteíny obsahujú lipidovú zložku. Patria sem apolipoproteíny, ktoré vykonávajú funkciu transportu lipidov.
- Metaloproteíny obsahujú kovové ióny (meď, mangán, železo atď.) viazané prostredníctvom interakcie donor-akceptor. Do tejto skupiny nepatria hemové proteíny, ktoré zahŕňajú zlúčeniny profyrínového kruhu so železom a zlúčeniny im podobné v štruktúre (najmä chlorofyl).
- Nukleoproteíny sú proteíny, ktoré majú nekovalentné väzby s nukleovými kyselinami (DNA, RNA). Patrí medzi ne chromatín, súčasť chromozómov.
- 5. Fosfoproteíny, ktoré zahŕňajú kazeín (komplexný tvarohový proteín), zahŕňajú kovalentne spojené zvyšky kyseliny fosforečnej.
Chromoproteíny sú spojené farbou protetického komponentu. Táto trieda zahŕňa hemové proteíny, chlorofyly a flavoproteíny
Vlastnosti glykoproteínov a proteoglykánov
Tieto proteíny sú komplexné látky. Proteoglykány obsahujú veľký podiel sacharidov (80-85%), v bežných glykoproteínoch je obsah 15-20%. Urónové kyseliny sú prítomné iba v molekule proteoglykánu, ich sacharidy sa vyznačujú pravidelnou štruktúrou s opakujúcimi sa jednotkami. Aká je štruktúra a funkcia komplexných glykoproteínových proteínov? Ich sacharidové reťazce obsahujú iba 15 článkov a sú nepravidelné.štruktúru. V štruktúre glykoproteínov sa spojenie sacharidu s proteínovou zložkou zvyčajne uskutočňuje prostredníctvom aminokyselinových zvyškov, ako je serín alebo aspargín.
Funkcie glykoproteínov:
- Sú súčasťou bakteriálnej bunkovej steny, spojivového tkaniva kostí a chrupaviek, obklopujú kolagénové a elastínové vlákna.
- Zahrajte si ochrannú úlohu. Túto štruktúru majú napríklad protilátky, interferóny, krvné koagulačné faktory (protrombín, fibrinogén).
- Sú receptory, ktoré interagujú s efektorom – malou neproteínovou molekulou. Ten po spojení s proteínom vedie k zmene jeho konformácie, čo vedie k určitej intracelulárnej odpovedi.
- Vykonajte hormonálnu funkciu. Glykoproteíny zahŕňajú gonadotropné, adrenokortikotropné hormóny a hormóny stimulujúce štítnu žľazu.
- Prenáša látky v krvi a ióny cez bunkovú membránu (transferín, transkortín, albumín, Na+, K+ -ATPáza).
Glykoproteínové enzýmy zahŕňajú cholínesterázu a nukleázu.
Viac o proteoglykánoch
Komplexný proteínový proteoglykán zvyčajne obsahuje vo svojej štruktúre veľké sacharidové reťazce s opakujúcimi sa disacharidovými zvyškami, ktoré pozostávajú z určitého druhu kyseliny urónovej a aminocukru. Oligo- alebo polysacharidové reťazce sa nazývajú glykány. Prvé zvyčajne obsahujú 2-10 monomérnych jednotiek.
V závislosti od štruktúry sacharidových reťazcov sa rozlišujú ich rôzne typy, napr.heteropolysacharidy s veľkým počtom kyslých skupín alebo glykozaminoglykány vrátane aminoskupín. Medzi posledné patria:
- Kyselina hyalurónová, ktorá sa aktívne používa v kozmeteológii.
- Heparín, ktorý zabraňuje zrážaniu krvi.
- Keratánsulfáty sú súčasťou chrupavky a rohovky.
- Chondroitín sulfáty sú súčasťou chrupavky a synoviálnej tekutiny.
Tieto polyméry sú zložkami proteoglykánov, ktoré vypĺňajú medzibunkový priestor, zadržiavajú vodu, lubrikujú pohyblivé časti kĺbov a sú ich štrukturálnymi zložkami. Hydrofilita (dobrá rozpustnosť vo vode) proteoglykánov im umožňuje vytvárať bariéru pre veľké molekuly a mikroorganizmy v medzibunkovom priestore. S ich pomocou sa vytvorí rôsolovitá matrica, do ktorej sú ponorené vlákna iných dôležitých bielkovín, ako je kolagén. Jeho vlákna v proteoglykánovom médiu majú tvar stromu.
Vlastnosti a typy lipoproteínov
Komplexný proteínový lipoproteín má dobre definovaný dvojitý hydrofilný a hydrofóbny charakter. Jadro molekuly (hydrofóbna časť) tvoria nepolárne estery cholesterolu a triacylglyceridy.
Vonka v hydrofilnej zóne sú proteínová časť, fosfolipidy, cholesterol. Existuje niekoľko typov lipoproteínových proteínov v závislosti od ich štruktúry.
Hlavné triedy lipoproteínov:
- Komplexný proteín s vysokou hustotou (HDL, α-lipoproteíny). Presúva cholesterol do pečene a periférnych tkanív.
- Nízka hustota (LDL, β-lipoproteíny). Okremcholesterol je transportovaný triacylglyceridmi a fosfolipidmi.
- Veľmi nízka hustota (VLDL, pre-β-lipoproteíny). Vykonajte funkciu podobnú LDL.
- Chylomikróny (XM). Transport mastných kyselín a cholesterolu z čriev po príjme potravy.
K vaskulárnej patológii, akou je ateroskleróza, dochádza v dôsledku nesprávneho pomeru rôznych typov lipoproteínov v krvi. Podľa charakteristiky zloženia možno identifikovať niekoľko trendov v štruktúre fosfolipidov (od HDL po chylomikróny): pokles podielu bielkovín (z 80 na 10 %) a fosfolipidov, zvýšenie percenta triacylglyceridov (od 20 do 90 %).
Medzi metaloproteínmi je veľa dôležitých enzýmov
Metaloproteín môže obsahovať ióny niekoľkých kovov. Ich prítomnosť ovplyvňuje orientáciu substrátu v aktívnom (katalytickom) mieste enzýmu. Kovové ióny sú lokalizované v aktívnom mieste a hrajú dôležitú úlohu v katalytickej reakcii. Ión často funguje ako akceptor elektrónov.
Príklady kovov obsiahnutých v štruktúre enzymatických metaloproteínov:
- Meď je súčasťou zloženia cytochrómoxidázy, ktorá spolu s hémom obsahuje ión tohto kovu. Enzým sa podieľa na tvorbe ATP počas činnosti dýchacieho reťazca.
- Železo obsahuje enzýmy ako feritín, ktorý plní funkciu ukladania železa v bunke; transferín - nosič železa v krvi; kataláza je zodpovedná za neutralizačnú reakciu peroxidu vodíka.
- Zinok je charakteristická vlastnosť kovualkoholdehydrogenáza zapojená do oxidácie etylalkoholov a podobných alkoholov; laktátdehydrogenáza - enzým v metabolizme kyseliny mliečnej; karboanhydráza katalyzujúca tvorbu kyseliny uhličitej z CO2 a H2O; alkalická fosfatáza, ktorá vykonáva hydrolytické štiepenie esterov kyseliny fosforečnej rôznymi zlúčeninami; α2-makroglobulín je anti-proteázový krvný proteín.
- Selén je súčasťou tyreoperoxidázy, ktorá sa podieľa na tvorbe hormónov štítnej žľazy; glutatiónperoxidáza, ktorá plní antioxidačnú funkciu.
- Vápnik je charakteristický pre štruktúru α-amylázy, enzýmu pre hydrolytické štiepenie škrobu.
Fosfoproteíny
Čo je súčasťou komplexných proteínov fosfoproteínov? Táto kategória je charakterizovaná prítomnosťou fosfátovej skupiny, ktorá je spojená s proteínovou časťou prostredníctvom aminokyselín s hydroxylom (tyrozín, serín alebo treonín). Aká je funkcia kyseliny fosforečnej v štruktúre bielkovín? Mení štruktúru molekuly, dodáva jej náboj, zvyšuje rozpustnosť, ovplyvňuje vlastnosti proteínu. Príkladmi fosfoproteínov sú mliečny kazeín a vaječný albumín, ale enzýmy sú väčšinou v tejto kategórii komplexných proteínov.
Fosfátová skupina hrá dôležitú funkčnú úlohu, pretože veľa bielkovín na ňu nie je trvalo viazaných. V bunke neustále prebiehajú procesy fosforylácie a defosforylácie. V dôsledku toho sa vykonáva regulácia práce bielkovín. Napríklad, ak sú históny proteíny spojené s nukleovými kyselinami, prechádzajúdo fosforylovaného stavu, vtedy sa zvyšuje aktivita genómu (genetického materiálu). Aktivita takých enzýmov, ako je glykogénsyntáza a glykogénfosforyláza, závisí od fosforylácie.
Nukleoproteíny
Nukleoproteíny sú proteíny spojené s nukleovými kyselinami. Sú neoddeliteľnou súčasťou ukladania a regulácie genetického materiálu, práce ribozómov, ktoré vykonávajú funkciu syntézy bielkovín. Najjednoduchšie formy života vírusov možno nazvať ribo- a deoxyribonukleoproteíny, keďže sa skladajú z genetického materiálu a bielkovín.
Ako interaguje deoxyribonukleová kyselina (DNA) a históny? V chromatíne sa rozlišujú 2 typy proteínov spojených s DNA (histónové a nehistónové). Prvé sa podieľajú na počiatočnom štádiu zhutňovania DNA. Molekula nukleovej kyseliny sa obalí okolo proteínov a vytvorí nukleozómy. Výsledné vlákno je podobné guľôčkam, tvoria nadzávitnicovú štruktúru (chromatínová fibrila) a nadzávitnicu (interfázová chromonema). Pôsobením histónových proteínov a proteínov vyšších hladín je zabezpečené tisícnásobné zmenšenie rozmeru DNA. Na posúdenie dôležitosti proteínov stačí porovnať veľkosť chromozómov a dĺžku nukleovej kyseliny (6-9 cm a 10-6 µm).
Čo sú to chromoproteíny
Chromoproteíny obsahujú veľmi rôznorodé skupiny, ktoré majú spoločnú len jednu vec – prítomnosť farby v protetickej zložke. Komplexné proteíny tejto kategórie sa delia na: hemoproteíny (obsahujú v štruktúre hém), retinálne proteíny (vitamín A), flavoproteíny (vitamín B2),kobamidové proteíny (vitamín B12).
Hemoproteíny sú klasifikované podľa ich funkcií na neenzymatické (hemoglobín a myoglobínový proteín) a enzýmové (cytochrómy, kataláza, peroxidáza).
Flavoproteíny obsahujú ako protetickú zložku deriváty vitamínu B2 flavínmononukleotid (FMN) alebo flavínadeníndinukleotid (FAD). Tieto enzýmy sa tiež podieľajú na redoxných transformáciách. Patria sem oxidoreduktázy.
Čo sú cytochrómy?
Ako je popísané vyššie, hem sa skladá z porfyrínu. Jeho štruktúra zahŕňa 4 pyrolové krúžky a železné železo. Špeciálna skupina hemových enzýmov - cytochrómov, líšiacich sa zložením aminokyselín a počtom peptidových reťazcov, sa špecializuje na uskutočňovanie redoxných reakcií, ktoré zabezpečujú prenos elektrónov v dýchacom reťazci. Tieto enzýmy sa podieľajú na mikrozomálnej oxidácii - počiatočných reakciách biotransformácie xenobiotík, ktoré vedú k ich neutralizácii a výmene mnohých exogénnych a exogénnych látok, napríklad steroidov, nasýtených mastných kyselín.
Vplyv protetickej skupiny
Protetická skupina, ktorá je súčasťou komplexných bielkovín, ovplyvňuje ich vlastnosti: mení svoj náboj, rozpustnosť, termoplasticitu. Takýto účinok majú napríklad zvyšky kyseliny fosforečnej alebo monosacharidy. Sacharidová časť obsiahnutá v zložení komplexného proteínu ho chráni pred proteolýzou (zničenie v dôsledku procesu hydrolýzy), ovplyvňuje prenikanie molekúl cez bunkumembrána, ich sekrécia a triedenie. Lipidový fragment umožňuje vytvorenie proteínových kanálov pre transport vo vode slabo rozpustných (hydrofóbnych) zlúčenín.
Štruktúra a funkcie komplexných proteínov sú úplne závislé od protetickej skupiny. Napríklad hem obsahujúci železo v hemoglobíne viaže kyslík a oxid uhličitý. Vďaka nukleoproteínom vznikajúcim v dôsledku interakcie histónov, protamínov s DNA alebo RNA je genetický materiál chránený, kompaktne uložený a pri syntéze proteínov je RNA viazaná. Nukleoproteíny sú stabilné komplexy bielkovín a nukleových kyselín.
Záver
Komplexné proteíny teda plnia v tele široké spektrum funkcií. Preto je príjem makro- a mikroživín taký dôležitý pre udržanie zdravia. Kovy sú súčasťou mnohých enzýmov. Po znalosti biochémie, charakteristík vášho zdravia a ekologického stavu miesta bydliska si môžete upraviť svoju vlastnú stravu. Napríklad prideľte územia, ktoré sa vyznačujú deficitom akéhokoľvek prvku. Jeho dodatočné zavedenie do stravy vo forme doplnkov vám umožňuje nahradiť nedostatok.
