Protein: struktur dan fungsi. sifat protein

Seperti diketahui, protein - dasar asal usul kehidupan di planet kita. Menurut teori Oparin-Haldane adalah coacervate drop, yang terdiri dari molekul peptida, telah menjadi dasar asal makhluk hidup. Ini tidak diragukan lagi karena analisis struktur internal dari setiap anggota biomassa menunjukkan bahwa zat ini memiliki segalanya: tanaman, hewan, mikroorganisme, jamur, virus. Dan mereka sangat beragam di alam dan makromolekul.

Nama-nama empat struktur ini, mereka adalah sama:

• protein;
• protein;
• polipeptida;
• peptida.

molekul protein

Jumlah mereka benar-benar tak terhitung. Dalam hal ini, semua molekul protein dapat dibagi menjadi dua kelompok besar:

• Sederhana - hanya terdiri dari sekuens asam amino bergabung dengan ikatan peptida;
• kompleks - Struktur dan struktur protein yang ditandai dengan protolytic kelompok (prostetik) tambahan, juga disebut kofaktor.

Dalam hal ini, molekul kompleks juga memiliki klasifikasi sendiri.

Gradasi peptida kompleks

1. Glikoprotein - yang terkait erat senyawa protein dan karbohidrat. Struktur molekul anyaman kelompok prostetik mucopolysaccharides.
2. Lipoprotein - senyawa kompleks protein dan lipid.
3. Metalloproteins - sebagai kelompok prostetik adalah ion logam (besi, mangan, tembaga, dan lain-lain).
4. Nucleoproteins - Masukan protein dan asam nukleat (DNA, RNA).
5. Fosfoproteidy - konformasi protein dan residu asam fosfat.
6. Chromoproteids - sangat mirip dengan metalloproteins, tetapi elemen yang merupakan bagian dari kelompok prostetik adalah berwarna kompleks (merah - hemoglobin, hijau - klorofil, dan sebagainya).

Setiap kelompok membahas struktur dan sifat protein yang berbeda. Fungsi yang mereka lakukan, dan akan bervariasi tergantung pada jenis molekul.

Struktur kimia dari protein

Dari sudut pandang ini protein - sebuah, rantai besar panjang residu asam amino saling berhubungan obligasi khusus yang disebut peptida. Dari sisi asam struktur berangkat cabang - radikal. Struktur ini molekul ditemukan oleh E. Fischer pada awal abad XXI.

Kemudian, protein, struktur dan fungsi protein telah dipelajari secara lebih rinci. Ini menjadi jelas bahwa asam amino yang merupakan struktur peptida, total 20, tetapi mereka sehingga dapat dikombinasikan dengan cara yang berbeda. Oleh karena keragaman struktur polipeptida. Selain itu, dalam proses kehidupan dan kinerja fungsinya protein mampu menjalani serangkaian transformasi kimia. Akibatnya, mereka mengubah struktur, dan ada cukup jenis baru koneksi.

Untuk mematahkan ikatan peptida, yaitu, mengganggu struktur protein rantai harus dipilih kondisi yang sangat ketat (suhu tinggi, asam atau alkali katalis). Hal ini disebabkan kekuatan yang tinggi dari ikatan kovalen dalam molekul, yaitu, pada kelompok peptida.

Deteksi struktur protein di laboratorium dilakukan dengan menggunakan reaksi biuret - efek pada polipeptida baru diendapkan hidroksida, tembaga (II). Kompleks kelompok peptida dan tembaga ion menyediakan warna cerah violet.

Ada empat organisasi struktural dasar, yang masing-masing memiliki ciri khas tersendiri dari struktur protein.

Tingkat organisasi: struktur primer

Seperti disebutkan di atas, peptida - urutan residu asam amino dengan inklusi, co-enzim, atau tanpa mereka. Jadi menyebutnya struktur utama dari molekul, yang alami, tentu saja, itu adalah asam amino yang benar bergabung dengan ikatan peptida, dan tidak ada lagi. Artinya, struktur polipeptida linear. Dalam struktur tertentu dari protein semacam ini - bahwa kombinasi asam sangat penting untuk kinerja fungsi dari molekul protein. Berkat fitur ini mungkin tidak hanya untuk mengidentifikasi peptida tetapi juga untuk memprediksi sifat dan peran yang sama sekali baru, yang belum ditemukan. Contoh peptida memiliki struktur primer alami, - insulin, pepsin, kimotripsin, dan lain-lain.

konformasi sekunder

Struktur dan sifat protein dalam kategori ini agak berbeda. struktur seperti dapat dibentuk awalnya pada alam atau ketika mengalami hidrolisis utama yang kaku, suhu atau kondisi lain.

konformasi ini memiliki tiga varietas:

1. Halus, biasa, kumparan stereoregular dibangun dari residu asam amino yang memutar sekitar sumbu koneksi inti. Hanya diselenggarakan bersama oleh ikatan hidrogen terjadi antara kelompok oksigen dari satu peptida dan hidrogen lainnya. Dimana struktur benar karena fakta bahwa ternyata merata diulang setiap level 4. struktur seperti dapat menjadi kidal dan pravozakruchennoy. Tapi protein dalam kebanyakan dikenal dekstrorotatori bersifat lebih dominan isomer. konformasi tersebut disebut alpha-struktur.
2. Komposisi dan struktur dari jenis protein berikut berbeda dari yang sebelumnya bahwa ikatan hidrogen tidak terbentuk antara sisi berdiri berdampingan di salah satu sisi sisa molekul dan antara substansial dihapus, dimana pada jarak yang cukup besar. Untuk alasan ini, seluruh struktur menjadi lebih bergelombang, rantai ular polipeptida berbelit-belit. Ada satu fitur yang harus protein. Struktur asam amino cabang harus sesingkat itu glisin atau alanin, misalnya. Jenis konformasi sekunder disebut beta-lembar untuk kemampuan mereka untuk tetap bersama-sama jika pembentukan struktur keseluruhan.
3. Milik struktur jenis protein ketiga sebagai biologi menunjukkan raznorazbrosannye kompleks, fragmen unordered tidak memiliki stereoregularity dan dapat memodifikasi struktur bawah pengaruh kondisi eksternal.

Contoh protein memiliki struktur sekunder oleh alam, tidak terungkap.

pendidikan tinggi

Ini adalah konformasi yang cukup kompleks, memiliki nama "globul". Apa adalah protein? Struktur itu didasarkan pada struktur sekunder, tetapi menambahkan jenis baru dari interaksi antara atom dari kelompok, dan seluruh molekul lipatan seperti, dipandu sehingga, fakta bahwa kelompok hidrofilik telah diarahkan ke tetesan dan hidrofobik - out.

Hal ini menjelaskan muatan dari molekul protein dalam solusi koloid air. Apa jenis interaksi yang ada?

1. ikatan hidrogen - tetap tidak berubah antara bagian yang sama seperti dalam struktur sekunder.
2. The hidrofobik (hidrofilik) interaksi - timbul ketika dilarutkan dalam polipeptida air.
3. Ionik tarik - raznozaryazhennymi terbentuk antara residu asam amino (radikal) kelompok.
4. Kovalen interaksi - dapat dibentuk antara situs tertentu asam - molekul sistein, atau lebih tepatnya, ekor mereka.

Dengan demikian, komposisi dan struktur protein memiliki struktur tersier dapat digambarkan sebagai digulung menjadi rantai gelembung-gelembung polipeptida, mempertahankan dan menstabilkan konformasi karena berbagai jenis interaksi kimia. Contoh peptida seperti: fosfoglitseratkenaza, tRNA, alpha-keratin, serat sutra, dan lain-lain.

Struktur kuartener

Ini adalah salah satu yang paling sulit dari gelembung-gelembung, yang membentuk protein. Struktur dan fungsi protein dari rencana tersebut sangat fleksibel dan spesifik.

Apa konformasi ini? Ini adalah beberapa (kadang-kadang puluhan) rantai polipeptida besar dan kecil, yang terbentuk secara independen satu sama lain. Tapi kemudian, karena interaksi yang sama bahwa kita telah dipertimbangkan untuk struktur tersier dari peptida ini dipelintir dan saling terkait. Yang diperoleh tetesan konformasi kompleks yang mungkin mengandung atom logam, dan kelompok lipid, dan karbohidrat. Contoh protein seperti: DNA polimerase, virus tembakau protein amplop, hemoglobin, dan lain-lain.

Semua struktur peptida yang telah kita bahas memiliki metode sendiri identifikasi di laboratorium, berdasarkan kemungkinan saat menggunakan kromatografi, sentrifugasi, elektron dan mikroskop optik dan teknologi komputer yang tinggi.

fungsi

Struktur dan fungsi protein berkorelasi erat satu sama lain. Artinya, setiap peptida memainkan peran yang unik dan spesifik. Ada juga mereka yang mampu tampil di sebuah sel hidup, beberapa transaksi yang signifikan. Tapi itu dapat diringkas sebagai untuk mengekspresikan fungsi dasar molekul protein dalam tubuh makhluk hidup:

1. Menyediakan lalu lintas. organisme bersel atau organel, atau jenis tertentu dari sel-sel mampu gerakan, pemotongan, gerakan. Protein ini disediakan, membentuk bagian dari struktur mereka dari aparat bermotor: silia, flagela, sitoplasma membran. Jika kita berbicara tentang ketidakmampuan untuk perpindahan sel, protein dapat berkontribusi untuk pengurangan mereka (otot myosin).
2. fungsi gizi atau cadangan. Ini adalah akumulasi dari molekul protein pada oosit, embrio dan bibit tanaman untuk mengisi hilang nutrisi lebih lanjut. Setelah pembelahan peptida menghasilkan asam amino dan zat biologis aktif, yang diperlukan untuk perkembangan normal dari organisme hidup.
3. Fungsi energi. Terlepas dari karbohidrat memaksa tubuh dapat memproduksi dan protein. Dalam pembusukan 1 g peptida dirilis 17,6 kJ energi yang berguna dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP), yang dihabiskan untuk proses vital.
4. Sinyal dan fungsi regulasi. Ini terdiri dalam melaksanakan pemantauan hati-hati proses yang sedang berlangsung dan transmisi sinyal dari sel ke jaringan, dari mereka kepada pihak berwenang, dari terbaru untuk sistem dan sebagainya. Sebuah contoh khas adalah insulin, yang ketat mencatat jumlah glukosa darah.
5. fungsi reseptor. Hal ini dicapai dengan mengubah konformasi dari peptida dengan satu sisi membran dan menarik ujung restrukturisasi. Ketika ini terjadi dan transmisi sinyal dan informasi yang diperlukan. Sebagian besar protein ini yang tertanam dalam membran sitoplasma sel dan melaksanakan kontrol yang ketat atas semua melaluinya lewat materi. Juga mengingatkan Anda untuk perubahan kimia dan fisik dalam lingkungan.
6. fungsi transportasi dari peptida. Hal ini dilakukan feed protein dan protein transporter. Peran mereka jelas - mengangkut molekul diinginkan untuk situs dengan konsentrasi rendah dari bagian-bagian yang tinggi. Sebuah contoh khas adalah transportasi oksigen dan karbon dioksida dari organ dan jaringan dari hemoglobin protein. Mereka juga telah mencapai pengiriman senyawa dengan berat molekul rendah melalui membran ke dalam sel.
7. struktur fungsi. Salah satu yang paling penting dari orang-orang yang melakukan protein. Struktur sel dan organel mereka disediakan peptida. Mereka mirip dengan frame menentukan bentuk dan struktur. Selain itu, mereka juga mendukungnya, dan memodifikasi jika perlu. Oleh karena itu, untuk pertumbuhan dan perkembangan semua organisme hidup protein penting dalam diet. peptida tersebut termasuk elastin, tubulin, kolagen, aktin, dan keratin lainnya.
8. Fungsi katalitik. Dia melakukan enzim. Banyak dan beragam, mereka mempercepat semua reaksi kimia dan biokimia dalam tubuh. Tanpa partisipasi mereka, apel biasa di perut akan mampu mencerna hanya untuk dua hari, kemungkinan untuk membungkuk pada saat yang sama. Di bawah aksi katalase, peroksidase dan enzim lain, proses ini berlangsung dalam dua jam. Secara umum, itu adalah berkat peran ini, anabolisme protein dan katabolisme dilakukan, yaitu, plastik dan energi metabolisme.

Peran pelindung

Ada beberapa jenis ancaman, dari mana protein dirancang untuk melindungi tubuh.

Pertama, serangan kimia traumatis reagen, gas, molekul, zat spektrum yang berbeda dari tindakan. Peptida dapat terlibat dengan mereka dalam reaksi kimia, mengkonversi menjadi bentuk yang tidak berbahaya atau hanya menetralkan.

Kedua, ancaman fisik dari luka - jika protein fibrinogen dalam waktu tidak berubah menjadi fibrin di lokasi cedera, darah tidak mengental, dan karenanya penyumbatan akan terjadi. Kemudian, sebaliknya, perlu plasmin peptida yang mampu gumpalan mengisap dan mengembalikan patensi kapal.

Ketiga, ancaman kekebalan. Struktur dan nilai protein yang membentuk pertahanan kekebalan, sangat penting. Antibodi, imunoglobulin, interferon - semua elemen penting dan signifikan dari limfatik dan sistem kekebalan tubuh. Setiap partikel asing, molekul berbahaya, sel-sel mati atau bagian dari seluruh struktur dikenakan investigasi langsung oleh senyawa peptida. Itulah mengapa seseorang bisa memiliki, tanpa bantuan obat setiap hari untuk melindungi diri dari infeksi dan virus sederhana.

sifat fisik

Struktur sel protein sangat spesifik dan tergantung pada fungsi. Tapi sifat fisik peptida adalah sama dan dapat dikurangi dengan karakteristik berikut.

1. molekul berat badan - untuk 1000000 Dalton.
2. Dalam larutan air membentuk sistem koloid. Ada struktur mengakuisisi biaya mampu bervariasi tergantung pada keasaman medium.
3. Ketika terkena kondisi yang keras (radiasi, asam atau alkali, suhu, dll) dapat bergerak ke tingkat konformasi lainnya, yaitu mengubah sifat. Proses dalam 90% kasus ireversibel. Namun, ada pergeseran terbalik - renaturasi.

Ini sifat dasar dari karakteristik fisik dari peptida.