Valgud, nende struktuur ja funktsioon

Kus iganes me elus kohtume
leiame, et see on ühendatud
mis tahes valgukerega.

F. Engels

Eesmärgid Laienda teadmisi proteiinidest kui looduslikest polümeeridest, nende funktsioonide mitmekesisusest koos struktuuri ja omadustega; kasutage proteiinide eksperimente interdistsiplinaarsete ühenduste rakendamiseks ja üliõpilaste huvi arendamiseks.

Õppeplaan

  • Valkude osakaal kehas.
  • Valkude koostis, struktuur, omadused.
  • Valkude funktsioonid.
  • Valkude süntees.
  • Valkude ümberkujundamine kehas.

Õppetund

Valkude osakaal kehas

Bioloogiaõpetaja. Elavast rakust pärit orgaaniliste ainete puhul on valkude oluline roll. Nad moodustavad umbes 50% rakkude massist. Tänu valkudele on organism saanud võime liikuda, paljuneda, kasvada, imenduda toitu, reageerida välismõjudele jne.
"Elu on moodus valgukehade olemasolul, mille peamiseks eesmärgiks on pidev ainevahetus ümbritseva välismõjuga, ning selle ainevahetuse lõppemisega kaotab elu ka elu, mis viib valkude lagunemiseni," kirjutas Engels oma kirjutised.

Valkude koostis, struktuur, omadused

Keemiaõpetaja. Valgud on komplekssed kõrge molekulaarse looduslikud ühendid, mis on valmistatud α-aminohapetest. Valkude koostis sisaldab 20 erinevat aminohapet, seega on tohutu valik erinevaid aminohapete kombinatsioone. Alfabeeti 33 tähestikust saame teha lõpmatu hulga sõnu, nii et 20 aminohapet - lõpmatu valkude arv. Inimestel on kuni 100 000 valku.
Valgud jagunevad valkudeks (lihtsad valgud) ja proteiinid (kompleksvalgud).
Molekulides on aminohappejääkide arv erinev: insuliin - 51, müoglobiin - 140. Seega on Mr valk 10 000 kuni mitu miljonit.
Ajalooline taust. Esimene hüpotees valgu molekuli struktuuri kohta tehti välja 1870. aastatel. See oli proteiini struktuuri ureiidide teooria. Saksa teadlane E.G. Fisher pakkus 1903. aastal välja peptiidi teooria, mis sai valgusstruktuuri saladuse võtmeks. Fisher tegi ettepaneku, et valk on NH-CO peptiidsidemega seotud aminohappejääkide polümeerid. Idee, et valke on polümeersed vormid, väljendas 1888. aastal vene teadlane A.Ya. Danilevsky. Seda teooriat kinnitasid järgnevad tööd. Vastavalt polüpeptiidi teooriale on valkude teatud struktuur.
(Filmi "Valgu esmane, sekundaarne, tertsiaarne struktuur" demonstreerimine).
Paljud valgud koosnevad mitmest polüpeptiidi osakesest, mis on volditud ühte ühikut. Niisiis, hemoglobiini molekul (C738H1166S2Fe4O208) koosneb neljast allüksusest. Pange tähele, et Mr munavalk = 36 000, Mr lihasvalk = 1,500,000.

Valgu peamine struktuur on aminohappejääkide vaheldumise järjestus (kõik sidemed on kovalentne, tugev) (joonis 1).

Sõna otsimine maski ja määratluse järgi

Otsi märksõna järgi

Voltaire võrreldi tema sugulastega sellel jumalaval loomal.

Kõnepidajad teavad, et ta pole isegi valge.

Veronikast pärit kingitus "Kraanad lendavad".

Venemaal nimetati seda looma esmakordselt verbalisaatoriks, ja hiljem selle loomaliigi hulgast, mis erinesid teistest oma värvi poolest, sai ta teise nime.

Mis karusloom on teinud hindamatu panuse maailma maali arengusse?

Mis näriline elab puudes ja ehitab pesasid?

See oli ta, kes lendas Strelkaga.

Kes nykat pähklid õõnes?

Kes elab soojas õõnes?

"Hõõgast kuni harjani hüppab, sportlik, vürtsikas, vilgas, mitte lind" (mõistatus).

Karl Saltani lugu mainitud karusloom.

Milline loom jääb kõige pikemaks - üheksa kuud aastas?

Loom, kellega vile on kinnitatud vene jest.

Pähklid kõik gnaws.

Loom, keda snaipp silma langeb.

Väike loom, kellel on suur hõõguv saba, näriline.

Hüüdnimi on koer, mis on olnud ruumis.

Roti nimi "Cartoon" Belka and Arrow. "

Orla laulavad laulud ja kuldkollane pähklid loodusnähtusena.

Üks kosmosekoeratüdrukudest meltserial "Belka ja Strelka". Naughty väike pere.

Prantsuse biokeemik ja mikrobioloog, üks geneetiliste andmete ülekandmise ja geneetilise regulatsiooni proteiini sünteesi hüpoteesi autoritest bakterirakkudes.

Peamine valguallikas inimeste toidus.

Üks kosmosekoeratüdrukudest meltserial "Belka ja Strelka". Naughty väike pere.

Valgu tertsiaarstruktuuri element, mis on valgu üsna stabiilne ja iseseisev alusstruktuur, mille voltimine ei sõltu teistest osadest.

Prantsuse mikrobioloog, geneetik, geneetilise informatsiooni ülekandmise hüpoteesi ja proteiini sünteesi reguleerimise bakterrakkudes üks autoritest.

Prantsuse viroloog ja geneetik, teadur valgu sünteesi reguleerimise teoorias.

Animeeritud mängufilmide seeria "Ice Age", "mees-saber-hammas-rott", okaspuust kinni pidamise seeria iseloom.

Maiustuste valge külmutatud kondiitritooted.

Üks kosmosekoeratüdrukudest meltserial "Belka ja Strelka". Naughty väike pere.

Räbu vahutamise valk.

Oma vürstiriigis ork laulab laulu.

Iisraeli biokeemik, Nobeli auhinna võitja keemia alal 2004. aastal ubikvitiini poolt vahendatud valkude lagunemise avastamiseks.

Mis jälitab Jääajõistlusest helilõhna Scrat?

See DNA sektsioon on geeni osa, kuid ei sisalda valgu aminohappejärjestuse teavet.

Magus tass riivitud keedetud õunte või aprikoosidega, mis on purustatud munavalgedest ja suhkrust.

Traditsiooniliselt valmistatud maiust, suhkrust, munavalgest ja röstitud mandlast või muudest pähklitest, tavaliselt nelinurkne või ümmargune, sisalduv kondiitritoode.

Hare mängis seda mängu oravadega Marshaki 12-kuulise mängu alguses.

Aine, mis moodustub loomade kehas valgu lagunemisproduktidest.

Animeeritud seeria "Belka ja Strelka. Vilets. "

Kolmas ettevõte valku ja rasva.

Suurenenud karbamiidi eritumine uriiniga, sõltuvalt kudedes leiduvast valgu põlemisest.

Ravim, mis suurendab valgusünteesi kehas.

Prantsuse keemik, kes eraldas proteiini hüdrolüsaadist glütsiini ja leutsiini.

Sidekoevalgu osalise hüdrolüüsi produkt on kollageen, mis võib lahuse jahutamisel moodustada geeli.

Valkude süntees vajab RNA-d ja seda organelle.

Tõsine pärilik haigus, mis tekib teravilja-valgu - gluteeni talumatuse tõttu.

Valku, mis on sünteesitud regulatiivse geeni kontrolli all, mis võib operaatoriga seonduda, blokeerib selle funktsiooni ja seeläbi inhibeerib valgu sünteesi.

20. sajandi vene füsioloog, kes pakkus valgu toiteväärtuse indikaatorit.

Selge valgusisalduv vedelik sisekõrva labürindi sees.

Antarktika rannikul elavad valge kala on ainult nendel selgroogsetel, kellel puuduvad erütrotsüütid ja see valk.

Spetsiifiline vere-seerumvalk, mis moodustub peamiselt organismist, immuniseeritakse bakteritesse või võõrvalkudesse ja annab kokkupuutega sademe.

Valgu molekuli, nukleiinhappe ja teiste biopolümeeride loodusliku (loodusliku) struktuuri muutused, millega ei kaasne tugevate kovalentsete keemiliste sidemete rebend.

Subtsellulaarne struktuur, mis koosneb messenger RNA ja proteiinist, tagades päriliku teabe säilitamise tsütoplasmas.

Suurenenud valgu eritumine uriinis.

Denatureeritud biopolümeeride (nukleiinhapped, valgud) täielik või osaline taastamine nende looduslike omaduste tõttu.

Mittestandardne aminohape, mis on osa kollageeni valgu ja mõnedest glükoproteiinidest.

Valgusisalduse suurenemine sapis.

Valgusisalduse suurenemine sapis.

Vähendatud valgusisaldust seerumis täheldatakse siis, kui see on ebapiisav tarbimine või märkimisväärne kadu.

Histamiini seondumine seerumvalgudega.

Valgusisalduse suurenemine veres.

Valkude eraldamise meetod põhineb nende molekulide liikumisel piirkonna konstantse pinge toimel, mille pH väärtus vastab selle valgu isoelektrilisele punktile.

Leitud määratluste arv: 54

Peamine inimtoidu valguallikas, 4 tähte, skanvord

Nelja tähe sõna, esimene täht on "M", teine ​​täht "I", kolmas täht "C", neljas täht on "O", sõna tähega "M", viimane on "O". Kui te ei tea sõna ristsõna või ristsõna, siis aitab meie sait leida kõige keerukamaid ja võõraste sõnu.

Kujutage ette mõistatus:

Kogu nädala lõpeb, me kohtleme kõiki pannkooke. Me kaasame külma talvega ja me kohtuvad kevadel soojusega. Näita vastust >>

Õhub kogu öö - Hiir saab. Ja see on kerge - Sleep lendab õõnes. Näita vastust >>

Kogu tee on kaetud hernestega. Näita vastust >>

Muud sõna tähendused:

Juhuslik mõistatus:

Kui te ütlete: "Ära tule!" See on ikkagi tegemist. Kui te ütlete "ära jäta!", Jätab see endiselt välja. Mis see on?

Juhuslik nalja:

Randmefliki abil muutub tantsupind ringiks.

Skanvordy, ristsõnad, sudoku, märksõnad võrgus

Valkude struktuur ja funktsioon

Valgud (valgud) moodustavad 50% elusorganismide kuivmassist.

Valgud koosnevad aminohapetest. Igal aminohappel on aminorühm ja happe (karboksüül) rühm, mille interaktsioon tekitab peptiidsideme, seetõttu nimetatakse valke ka polüpeptiidideks.

Valgu struktuurid

Peamine - peptiidsidemega ühendatud aminohapete ahel (tugev, kovalentne). Vahetult 20 aminohappega teistsuguses järjekorras saate miljoneid erinevaid valke. Kui ahelas muutub vähemalt üks aminohape, muutub valgu struktuur ja funktsioonid, mistõttu peamine struktuur valgus peetakse kõige olulisemaks.

Sekundaarne - spiraal. Säilitatakse vesiniksidemetega (nõrk).

Kolmanda taseme - gloobulk (pall). Neli tüüpi sidemeid: disulfiid (väävli sild) on tugev, teised kolm (ioonne, hüdrofoobne, vesinik) on nõrgad. Igal valkil on oma globuli vorm, selle funktsioonid sõltuvad sellest. Denatureerimisel muutub gloobuse kuju ja see mõjutab valgu tööd.

Kvaternaarne - mitte kõik valkud. Koosneb mitmest globaalist, mis on omavahel ühendatud samade ühendustega nagu tertsiaarstruktuur. (Näiteks hemoglobiin.)

Denatureerimine

See on välismõjude (temperatuur, happesus, soolsus, teiste ainete lisamine jne) põhjustatud proteiinkulgli kuju muutus

  • Kui valgu toime on nõrk (temperatuuri muutus on 1 °), siis toimub pöörduv denaturatsioon.
  • Kui mõju on tugev (100 °), siis on denaturatsioon pöördumatu. Sellisel juhul hävitatakse kõik struktuurid, välja arvatud esmane.

Valgu funktsioonid

Neid on palju, näiteks:

  • Ensüümilised (katalüütilised) ensüümivalgud kiirendavad keemilisi reaktsioone, kuna ensüümi aktiivne keskus läheneb vormis olevale ainele luku võti (komplementaarsus, spetsiifilisus).
  • Ehitus (struktuur) - rakk, välja arvatud vesi, koosneb peamiselt valkudest.
  • Kaitse- antikehad hävitavad patogeenid (immuunsus).

Saate veel lugeda

Testid ja ülesanded

Valige kõige sobivam. Valgu molekuli teisene struktuur on kujul
1) spiraalid
2) topelt heeliks
3) pall
4) niidid

Valige kõige sobivam. Valgusmolekulil asuvate CO- ja NH-rühmade vahel olevad vesiniksidemed annavad selle struktuurile iseloomuliku heeliksi kuju
1) esmane
2) teisene
3) kolmanda astme
4) kvaternaarne

Valige kõige sobivam. Valgu molekuli denatureerimise protsess on pöörduv, kui sidemeid ei hävitata.
1) vesinik
2) peptiid
3) hüdrofoobne
4) disulfiid

Valige kõige sobivam. Interaktsiooni tagajärjel moodustub valgu molekuli kvaternaarne struktuur
1) ühe valgumolekuli sektsioone S-S sidemete tüübi järgi
2) mitu polüpeptiidi kiudu, mis moodustavad palli
3) vesiniksidemetega seotud ühe valgu molekuli osad
4) rakumembraaniga valgukarbulull

Luuakse vastavus valgu omadusele ja funktsioonile, mida ta täidab: 1) regulatiivne, 2) struktuurne
A) on osa tsentriolidest
B) moodustab ribosoomi
B) on hormoon
D) moodustab rakumembraane
D) muudab geenide aktiivsust.

Valige kõige sobivam. Polüpeptiidahelaga aminohapete järjestus ja arv on
1) DNA esmane struktuur
2) valgu põhistruktuur
3) DNA sekundaarstruktuur
4) valgu teisene struktuur

Valige kolm võimalust. Inimeste ja loomade proteiinid
1) peamine ehitusmaterjal
2) jaotuvad soolestikus glütseroolile ja rasvhapetele
3) on moodustunud aminohapetest
4) maksa muutub glükogeeniks
5) deponeeritud laos
6) kui ensüümid kiirendavad keemilisi reaktsioone

Valige kõige sobivam. Valguse teisene struktuur, millel on spiraal, jääb sidemete alla
1) peptiidi
2) iooniline
3) vesinik
4) kovalentne

Valige kõige sobivam. Millised seosed määravad valgu molekulide esmase struktuuri?
1) hüdrofoobne aminohapete radikaalide vahel
2) vesinik polüpeptiidi ahelate vahel
3) peptiid aminohapete vahel
4) vesinik -NH- ja -CO-rühmade vahel

Valige kõige sobivam. Valgu peamine struktuur moodustab sideme
1) vesinik
2) kõrge energia
3) peptiidi
4) iooniline

Valige kõige sobivam. Valgu molekulis asuvate aminohapete peptiidsidemete moodustumise alus on
1) vastastikuse täiendavuse põhimõte
2) aminohapete lahustumatus vees
3) aminohapete lahustuvus vees
4) karboksüül- ja amiinrühmade olemasolu


Kirjeldatud orgaanilise aine struktuuri, funktsiooni kirjeldamiseks kasutatakse järgmisi märke, välja arvatud kaks. Määrake üldnimekirjas kaks märki "väljalendu" ja kirjutage numbrid, mille alla need on kantud.
1) on molekuli organisatsiooni struktuuriline tase
2) on osa rakuseinetest
3) on biopolümeer
4) toimib tõlke maatriksina
5) koosneb aminohapetest

Allpool toodud märke, välja arvatud kaks, võib kasutada ensüümide kirjeldamiseks. Määrake üldnimekirjas kaks märki "kukkumist" ja märkige numbrid, millele need on märgitud.
1) on osa rakumembraanidest ja rakkude organoididest
2) mängib bioloogiliste katalüsaatorite rolli
3) omama aktiivset keskust
4) mõjutavad ainevahetust, reguleerides erinevaid protsesse
5) spetsiifilised valgud


Vaadake pilti polüpeptiidi kujutisest ja märkige (A) selle organisatsiooni tase, (B) molekuli kuju ja (B) selle struktuuri toetava koostoime tüüp. Iga kirja jaoks valige loendist asjakohane termin või vastav mõiste.
1) esmane struktuur
2) teisene struktuur
3) tertsiaarstruktuur
4) nukleotiidide interaktsioonid
5) metalli sidemeid
6) hüdrofoobsed koostoimed
7) fibrillaarne
8) kerakujuline

Rakud, valgud ja geenid

Rakud, valgud ja geenid

Elu on valgukehade olemasolu viis.

Meie keha on rakkude impeerium, millest igaüks on väikseim tehas valkude tootmiseks. Paljusid neist olulistest makromolekulidest saab organismist isoleerida valkjas pulbrina, mis kantakse tuubi põhja keemiliste reaktsioonide tulemusena. Seega nimi. Pidage meeles - keeva vees muutub ka kanamunade sisu osa valgeks.

Valgu molekulid on sarnased pikkade helmeste ahelatega, milles üksikute ühikute rolli mängivad 20 erinevat aminohapet, mis võib üksteisega ükskõik millises järjekorras ühendada. Kui me võrdleme aminohappeid tähestiku tähedega, siis on need valgud sarnased nendega tehtud sõnadega, mis on väga pikad. Kujutage ette, kuidas luua eraldi valk on väga lihtne. Kujutage ette, et sul on laual 20 klaaspurki, millest igaüks täidetakse erineva värvusega helmestega. Beads on aminohapped. Sa hakkad selliseid helmeid ketist valmistama, juhtides neid järjest juhuslikult konservikarpidest ja keermestades. Selle tulemusena saate mitmekihilise keti. See on valgu molekuli mudel. Valkude erinevate variantide arv, mis koosneb ainult viiest aminohappest, juba ületab kolme miljonit. Keskmise valgu koostis on 100-200 aminohapet. On selge, et niisuguse pikkusega ketid mõõdetakse täiesti astronoomiliste numbritega.

Valgud on üks peamisi "ehitusmaterjale", mis moodustavad rakud ja paljud meie kehaosad. Näiteks põhiliselt on valkudest valmistatud lihaskiud, kõõlused, sidemed, juuksed ja naelad. Mõned valkud on sarnased veoautodele - need veavad mitmesuguseid aineid kehas. Heaks näiteks on punalibledest leitud hemoglobiini valk. Ta on võimeline kinnitama kaks hapnikumolekuli vaid kahe sajandikku sekundit ja seejärel viima selle läbi veresooni mis tahes kehaosasse. Erilised valgud tajuvad valgust ja värvi, teised aitavad kaasa närvisignaalide läbilaskmisele ja teised - immunoglobuliinid - võitlevad võõraste mikroorganismidega. Paljud valkudeks on ensüümid. Ilma nendeta oleks toitu seeditav ja keemiliste ühendite muundamine ainevahetuse protsessis. Peaaegu igasugune keemiline reaktsioon meie kehas, mille tulemusena üks aine teisendatakse, viiakse läbi omaenda valgusensüümi abil. Ilma liialduseta võime öelda, et valkude abil tekitab raku kõik teised selle molekulid.

Sellest järeldub, et kui me palume endal elusrakku luua, siis on esimene asi, mida me vajame, on teave kõigi selle valkude kohta. On palju, kuid mitte lõpmatu arv. Näiteks valkude erinevate variantide arv koliform-bakterites on hinnanguliselt kaks tuhat. Arvatakse, et komplekssemalt organiseeritud olendid, sealhulgas inimesed, sisaldavad ligikaudu 3000 erinevat valgu varianti. Teave valgu struktuuri kohta, nagu te juba teate, vähendatakse tegelikult selle aminohapete järjestusega, millest see koosneb. Selline teave on iga organismi jaoks kõige olulisem ja väärtuslikum. Neid tuleb hoida ja edasi anda põlvest põlve.

Teave keha valkude aminohappelise koostise kohta registreeritakse selle DNA molekulides. See lühend, mida te tõenäoliselt kohanud, pärineb sõnadest "desoksüribonukleiinhape", mis oma pikkusega viitab selle polümeeri makromolekuli struktuuri keerukusele. Iga polümeer koosneb monomeeridest - eripärased helmed, mis on ühendatud keerukamate struktuuridega. DNA monomeere nimetatakse nukleotiidideks. Nad said oma nime Ladina sõna tuum - tuum, kuna DNA molekulid on peamiselt rakkude tuumades.

Me ei puuduta kõiki DNA organisatsiooni nõtkusi. Piisab sellest, kui meenutada, et populaarne kirjandus seda "elu molekuli" sageli võrrelda pika tekstiga. See kujutav analoog on kindlasti tõsi. Me peame lihtsalt meeles pidama, et erinevalt tavalistest tekstidest ei ole DNA-i ilmutusi kirjutatud kolmekümne kolm, vaid vaid neli "tähte". Nende rolli mängivad spetsiaalsed keemilised ühendid: lämmastikalused adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin. Neid on sageli kujutatud diagrammidel nelja tähe kujul: A, T, G, C. Nimetatud "tähed" DNA ahelas järgivad üksteisest lineaarselt, moodustades ühe pikkade joonte. Iga kolmekordne lämmastikalused kodeerivad ühte aminohapet. DNA osa, mille kohta on andmeid ühe valgu kohta salvestatud, nimetatakse geeniks. Teisisõnu, teave iga oma valkude kohta salvestatakse DNA molekuli enda segmendis.

DNA molekul on kahekordne. See koosneb kahest teineteise suhtes keerutatud ketist. Kõik sama ahela peal asuvad adeniinid on ühendatud teise vastupidise tümiiniga kahe hinnaga kahe keemilise sidemega ja guaniin tsütosiiniga - kolm. Kujutlusvõimeliselt kujutlege, et DNA struktuur on snap. Osta poodist pikk tõmblukk ja keerake seda spiraalselt. Siin on teil DNA mudel! Eraldatavad tõmblukud täidavad lämmastiku aluseid A, T, G ja C. Samal ajal kujutage ette, et need hambaid on neli erinevat tüüpi ja need on paaris ühendatud ja DNA analoogia on veelgi täielikum!

Teie keha igas rakus on väike mull - tuum. See asub selles DNA molekulide pikkadel ahelatel, mis salvestavad infot kõikide teie keha valgude kohta. Iga kord, kui rakul on vaja sünteesida mõne selle valgu uue koopia, saadakse sellelt tuumilt teavet oma struktuuri kohta. Seega, mobiilset tuum sarnaneb arvuti kõvakettale, mille mälus on salvestatud erinevad andmed, andmed ja dokumendid. Kõik rakkude või organismide geneetilist teavet nimetatakse genotüübiks. Fenotüüp moodustab selle teabe, st valkude, kudede, elundite välise ilmingu, nagu näiteks näiteks suuruse, värvi ja kujuga näitajad (Kreeka phaino - I show).

Fenotüüp on kehaomaduste kogum, mida saab registreerida, kaaluda ja mõõta. Te võite selle analoogia tuua. Arvuti kõvakettal olev teave on sarnane genotüübiga. Informatsiooni ise ei näe. Kuid selle teabe ilmingud monitori ekraanil on üsna ilmne.

Samuti ei oleks suur liialdus, kui võrrelda DNA rakke, mis on rakkude tuumades salvestatud vapustava nõelaga, mis puhkes muna, mis oli paras, mis istuti korvikus... Kas mäletate Koshchei lugu? Vajalik on nõelale minna ja murda, kui surematu vanamehe elu lõpeb. Üldiselt on sama olukord DNA-ga. Paljud selle kahjustused, mida nimetatakse mutatsioonideks, võivad mõnikord põhjustada katastroofilisi tagajärgi!

Iga nelja tähemärgi A, T, G ja C õige positsioon DNA-s ja nende täpne seos vastasküljel olevate tähistega on äärmiselt oluline rakkude õigeks tööks. Isegi üks DNA-d sisaldav kirjavigu võib põhjustada tõsiseid tagajärgi. Kuna, nagu juba mainitud, kodeerivad iga kolme märki ühe DNA järjestuse muutumise tõttu ühe aminohappe, siis hakkab rakk tootma valku, milles üks aminohape võib asendada teisega. Kui see aminohape mängib selle valgu võtmerolli, on selle töö märkimisväärselt halvenenud. Teisisõnu, DNA-s sisalduvad "typos" võivad mängida suurt rolli, nagu oluliste dokumentide tekstides. Kohtunik loeb "joo" asemel "võita" ja kinnipeetav ei ole piisavalt hea!

Ärge unustage, et sellised vead on eelkõige teatud vähkide põhjus. Muteede tulemusena, mis võivad olla põhjustatud kiirguse doosidest, ultraviolettkiirguse liigist või spetsiaalsete kantserogeensete ainete toimest, toimub raku DNA-s üks või teine ​​kahju. Kui need saidid (geenid) kodeerivad raku elu jaoks olulisi valke, võivad sellise kahju tagajärjed olla dramaatilised. Parimal juhul ei suuda rakk vajalikku tööd teha, ja halvimal juhul suureneb see ka kontrollimatult, mis tekitab kasvaja tekkimise.

Siiski räägime vähirakkude mehhanismidest ja DNA eri tüüpi kahjustustest. Nüüd on vaja ainult meelde tuletada lihtsaid koolitõdesid:

1. Teave kõigi inimkeha valkude struktuuri kohta registreeritakse selle DNA molekulides.

2. DNA osa, mis sisaldab infot ühe konkreetse valgu kohta, nimetatakse geeniks.

Lihtsad ja komplekssed valgud

Hüütavad lihtsad valgud, mis hüdrolüüsimisel lagunevad ainult aminohapeteni. Nimetus on üsna meelevaldne, kuna enamus niinimetatud lihtsatest valkudest rakkudes on seotud teiste mitte-valkude molekulidega.

Sellest hoolimata traditsiooniliselt eristatakse järgmisi lihtsate valkude rühmi:

1. Histoneid - madala molekulmassiga peamised valgud, osalevad DNA-rakkude pakendamises, on väga konservatiivsed valgud, nende mutatsioonid on surmavad. Seal on viis histooni fraktsiooni: H1-fraktsioon on rikkalik lüsiini, H2A ja H2b fraktsioonid on mõõdukalt rikkad lüsiini ja H3 ja H4 fraktsioonid on rikas arginiiniga. Histoonide aminohappejärjestus on evolutsiooni käigus vähe muutunud, imetajate histoloogid, taimed ja pärm on omavahel väga sarnased. Näiteks erinevad inimesed ja nisu H4 vaid mõne aminohappega, lisaks valgu molekuli suurus ja selle polaarsus on üsna konstantsed. Selle põhjal saame järeldada, et histoonid optimeeriti loomade, taimede ja seente ühise eelkäija ajastul (rohkem kui 700 miljonit aastat tagasi). Kuigi pärast seda on histooni geenides toimunud arvukad punktmutatsioonid, on need kõik ilmselt kaasa toonud mutantsete organismide väljasuremise.

2. Protamiinid on kõige lihtsamate madalmolekulaarsete valkude rühma, millel on 60-85% arginiini sisaldus, on vees hästi lahustuvad, on histoonide analoogid, kuid pakendavad DNA-d sperma selgroogsetega rohkem, et vältida rakkude jagunemise katkeid.

3. Prolamiinid on teraviljavalgud, sisaldavad 20-25% glutamiinhapet ja 10-15% proliini, lahustuvad 60-80% alkoholis, samal ajal kui teised valgud sadenevad nendes tingimustes. Prolamiinides puudub peaaegu lüsiin, mis vähendab märkimisväärselt taimsete valkude toiteväärtust.

4. Gluteiinid on ka taimsed valgud, moodustavad suurema osa teravilja gluteenist.

5. Albumiinid - verevalgud moodustavad üle poole verevalgudest, kuuluvad gloobulaarseteks valkudeks, vees lahustuvad ja nõrgad soolalahused, sadestuvad küllastunud lahuses (NH4)2SO4, Isoelektriline punkt - 4.7, on kõrge negatiivse laenguga vere pH. Inimese verealbumiin koosneb ühest polüpeptiidahelast, mis sisaldab 584 aminohappejääki suure hulga asparagiinhappe ja glutamiinhappega. Molekulil on kolm korduvat homoloogset domääni, millest igaüks sisaldab kuut disulfiidsilda. Võib eeldada, et evolutsiooni käigus dubleeriti seda proteiini geen kaks korda. Albumiin põhjustab veres põhilist osmootilist rõhku (seda nimetatakse onkotiiniks) ja sellel on võime seonduda lipofiilsete ainetega, mille tulemusena saab ta transportida rasvhappeid, bilirubiini, raviaineid, mõnda steroidhormooni, vitamiine, kaltsiumi ja magneesiumi ioone. Albumiinid eksisteerivad taimerakkudes, kus neid iseloomustab kõrge metioniini ja trüptofaani sisaldus.

6. Globuliinid - globulaarsed plasmavalgud, lahustuvad ainult nõrga NaCl lahuses küllastumata lahuses (NH4)2SO4 sadestunud, mille tulemusena neid saab albumiini eraldada. Albumiini ja globuliinide suhe on vere oluline biokeemiline omadus, mida säilitatakse konstantsel tasemel. Globuliinid elektroforeesi ajal jagunevad mitmeks fraktsiooniks:

α1 - antitrüpsiin, antihütotripütsiin, protrombiin, kortikosteroidid transkortiin, progesterooni transporter, türoksiini kandev globuliin;

α2 - antitrombiin, koliinesteraas, plasminogeen, makroglobuliin, siduvad proteinaasid ja tsingi ioonide transportimine, retinooli transportiv valk, D-vitamiini transportiv valk;

β - sisaldab transferriini, rauda kandvat, ceruloplasmiini, vase kandjat, fibrinogeeni, suguhormoonide kandvat globuliini, transkobalamiini, B-vitamiini kandvat12, C-reaktiivne valk, mis aktiveerib komplemendi süsteemi;

Samuti on olemas taimsed globuliinid, neile on iseloomulik kõrge arginiini, asparagiini ja glutamiini sisaldus ning need koosnevad kahest fraktsioonist.

7. Skleroproteiinid - vees mittelahustuvad või osaliselt lahustuvad valgud, neutraalsete soolade vesilahused, etanool ja veega segatud etanool. Need on fibrillaarsed valgud (keratiinid, kollageen, fibroiin jne), nad on keemiliste reaktiivide suhtes väga resistentsed, proteolüütiliste ensüümide toimed ja organismis struktuurifunktsioonid.

8. Toksilised proteiinid - madu mürgiste toksiinid, skorpionid, mesilased. Neid iseloomustab väga madal molekulmass.

Komplekssed valgud on valgud, mis hüdrolüüsimisel lagunevad aminohapeteks ja mitte-valkudeks. Kui mittevalguline aine on valgukomponendiga tihedalt seotud, siis nimetatakse seda proteesideks.

Komplekssed valgud on jaotatud tüüpidesse, mis sõltuvad mittevalgukomponendist.

Kromoproteiinid - sisaldavad proteeside rühma värvilist ainet.

Jaotatud kolme rühma:

a) hemoproteiinid (raud-porfüriinid) - hemoglobiin, müoglobiin, tsütokroomid, katalaas, peroksidaas,

c) flavoproteiinid - FAD ja FMN, mis on osa oksidoreduktaasidest.

Metalloproteiinid - sisaldavad lisaks valgule üht või mitut metalli ioone. Nendeks on mitteheemiinhappe rauda sisaldavad valkud, samuti valkud, mis on koordineeritud komplekssete ensüümivalkude metalli aatomitega:

a) Ferritin - kõrge molekulaarse vees lahustuva kompleksvalgu, mis sisaldab ligikaudu 20% rauda, ​​kontsentreerunud põrnas, maksas ja luuüdis, mängib raua depoo rolli organismis. Ferritiinis olev raud on oksüdeeritud kujul (FeO · OH)8· (FeO · PO3H2) ja raua aatomid, mis on koordineeritult seotud peptiidirühmade lämmastikuaatomitega;

b) transferiin - osa β-globuliini fraktsioonist, sisaldab 0,13% rauda, ​​on raua kandja kehas. Rauaatom ühendab valgu koordineerivate sidemetega türosiini hüdroksüülrühmade jaoks.

Fosforproteiinid - valke, mis sisaldavad fosforhapet, mis on seotud estriksidemega hüdroksüülradikaalidele seriin ja treoniin. Fosforhappe sisaldus fosfoproteiinides on 1%. Tehke toiteväärtust, säilitades fosfori luu ja närvikoore ehitamiseks.

Fosfoproteiinide esindajad on:

a) vitelin - munakollane valge;

b) kalamarja ichtuliin - fosfoproteiin.

c) piimas fosforproteiini sisaldav kaseinogeen esineb Ca 2+ lahustuva soola kujul, piima koaguleerimisel Ca 2+ eemaldatakse ja kaseiin sadestub välja;

Lipoproteiinid - proteiinid, mis sisaldavad proteiine, mis sisaldavad neutraalseid rasvu, vabu rasvhappeid, fosfolipiide, kolesteriide. Lipoproteiinid moodustavad tsütoplasmaatilise membraani ja tuuma rakutüvede, mitokondrite, endoplasmilise retikulaari ja vaba oleku (peamiselt vereplasmas) osa. Lipoproteiine stabiliseeritakse erinevate mittekovalentsete sidemetega.

Plasma lipoproteiinidel on iseloomulik struktuur: sees on rasvalentne (tuum), mis sisaldab mittepolaarseid lipiide (triatsüülglütseriidid, esterdatud kolesterool); rasva tilk on ümbritsetud koorega, mis koosneb fosfolipiididest ja vabast kolesteroolist, mille polaarsed rühmad on pööratud veele ja hüdrofoobsed on kas süvendisse sattunud; Valguosa on esindatud valkudega, mida nimetatakse apoproteiinideks. Apoproteiinid mängivad olulist rolli lipoproteiinide funktsioneerimisel: nad on tunnustatud molekulid membraani retseptoritele ja olulistele partneritele ensüümide ja valkude puhul, mis on seotud lipiidide metabolismi ja ainevahetusega.

Plasma lipoproteiinid on jagatud mitmeks rühmaks:

- külomikronid (CM) transpordi lipiidid soolerakkudest maksa ja kudedesse;

- pre-β-lipoproteiinid (väga madala tihedusega lipoproteiinid - VLDL), maksa sünteesitud transpordi lipiidid;

- β-lipoproteiinid (madala tihedusega lipoproteiinid - LDL), transport kolesterooli koesse;

- α-lipoproteiinid (kõrge tihedusega lipoproteiinid - HDL), transpordi kolesterool kudedest maksas, eemaldatakse rakkudes kolesteroolist, annetatakse teiste lipoproteiinide apoproteiinid.

Mida suurem on lipiidse tuum, see on mittepolaarsete lipiidide suurem osa, seda väiksem on lipoproteiini kompleksi tihedus. Chylomicrons ei saa tungida vaskulaarseina nende suurte suuruste ja HDL, LDL-i ja osaliselt VLDL-i kaudu. Kuid HDL-i oma väikese suuruse tõttu on see lümfisüsteemist seinast kergemini eemaldatav, lisaks on neil suurem valgu- ja fosfolipiidide protsent ja nad metaboliseeruvad kiiremini kui kolesterooli ja triatsüülglütseriidi LDL ja VLDL rikkad.

Glükoproteiinid - sisaldavad süsivesikuid ja nende derivaate, mis on tugevalt seotud molekuli valgulise osaga. Süsivesikute komponendid suurendavad lisaks informatiivsele (immunoloogilisele) funktsioonile märkimisväärselt molekulide stabiilsust erinevatele keemilistele ja füüsikalistele mõjudele ning kaitsevad neid proteaasi toimest.

Glükosüülitud valgud on kõige sagedamini tsütoplasmaatilise membraani välimine külg ja sekreteeritakse rakkude valgudest. Seost süsivesikute komponendi ja valguosa vahel erinevates glükoproteiinides viiakse läbi kommunikatsioon läbi ühe kolme aminohappega: asparagiini, seriin või treoniin.

Glükoproteiinid hõlmavad kõiki plasmavalkude, välja arvatud albumiini, tsütoplasmaatilise membraani glükoproteiine, mõningaid ensüüme, mõnda hormooni, limaskestade glükoproteiine, Antarktika kalade vere külmutust.

Glükoproteiinide näide on immunoglobuliinid - Y-kujuliste glükoproteiinide perekond, milles mõlemad piigid võivad antigeeni siduda. Inimorganismide immunoglobuliinid on lümfotsüütide pinnal membraani valgud ja vabas vormis vereplasmas (antikehad). IgG molekul on kahe identse raske ahela (H-ahel) ja kahe identse kerge ahela (L-ahel) tetrameer. Mõlemas H-ahelates on kovalentselt seotud oligosahhariid. IgG rasked ahelad koosnevad neljast gloobalist domäänist V, C1, Koos2, Koos3, kerged ahelad - kahest gloobollast domeenist V ja C. Täht C tähistab konstantseid piirkondi, V-muutuja. Nii raske ahela kui ka kerge ahela kerge ahel on seotud disulfiidsildadega. Sisemised domeenid stabiliseeruvad ka disulfiidsildade poolt.

Domeenide pikkus on umbes 110 aminohappejääki ja omab vastastikust homoloogiat. Ilmselt tekkis selline struktuur geeni dubleerimise tõttu. Immunoglobuliini molekuli keskses piirkonnas on hingedega piirkond, mis annab antikehadele intramolekulaarse liikuvuse. Immunoglobuliinid jaotatakse ensüümi papaiiniks kaheks F-ksab ja üks fc-fragment. Mõlemad fab-fragmendid koosnevad H-ahela ühest L-ahelast ja N-terminaalsest osast ning säilitavad võime seonduda antigeeniga. Fc-see fragment koosneb mõlema H-ahela C-terminaalsest poolest. See IgG osa täidab rakupinnaga seondumise funktsioone, mis interakteeruvad komplemendi süsteemiga ja osaleb immunoglobuliinide ülekandmises rakkude poolt.

Glükoprofiin, glükoproteiin erütrotsüüdi membraanis, sisaldab umbes 50% süsivesikuid pikkade polüsahhariidide ahela kujul, mis on kovalentselt seotud polüpeptiidahela ühe otsaga. Süsivesikutükk ulatub membraani välisküljest väljapoole, see sisaldab antigeenseid determinante, mis määravad veregrupi, lisaks on seal mõned alad, mis seovad mõnda patogeenset viirust. Polüpeptiidne ahel sisestatakse membraani sees, mis paikneb glükorfiini molekuli keskel, hüdrofoobne peptiidi piirkond läbib lipiidi kaksikkihi, polaarses otsas negatiivselt laetud glutamaat ja aspartaat jääb tsütoplasmasse.

Proteoglükaanid - erinevad glükoproteiinidest süsivesikute ja valkude osade suhte kaudu. Glükoproteiinides on suurtes valgumolekulides mõnes kohas glükosüülitud süsivesikute jäägid, proteoglükaanid koosnevad pikkadest süsivesikuahelatest (95%), mis on seotud väikese koguse valkudega (5%). Proteoglükaanid on sidekoe rakuvälise maatriksi peamine aine, neid nimetatakse ka glükosaminoglükaanideks, mukopolüsahhariidideks. Süsivesikuosa on kujutatud lineaarsete hargnemata polümeeridega, mis on konstrueeritud disahhariidühikute kordamisest, nende koostis hõlmab tingimata glükoosamiini või galaktoosamiini monomeeri ja D- või L-iduroonhappe jääke.

Proteoglükaanide koostis sisaldab 0,04% räni, see tähendab, et looma proteoglükaanide korduvad üksused moodustavad selle elemendi ühe aatomi, köögiviljade kuningriigi esindajatest moodustab räni sisaldus pektiinides ligikaudu viis korda kõrgemat. Usutakse, et ortosilõiinhape Si (OH)4 reageerib süsivesikute hüdroksüülrühmadega, mille tulemuseks on eetersidemete moodustumine, mis võib mängida sildade rolli ketide vahel:

Mõned proteoglükaanide esindajad:

1. Hüaluroonhape on väga laialdane proteoglükaan. See esineb loomade sidekoes, silma klaaskehas, liigeste sünoviaalvedelikus. Lisaks sünteesib see mitmesuguseid baktereid. Hüaluroonhappe peamised funktsioonid on vee seondumine rakuvälises ruumis, rakkude säilimine želeesarnase maatriksis, määrdeomadused ja võime löögid pehmendada, osalemine koe permeaabluse reguleerimises. Valgu suhe on 1-2%.

Disahhariidiüksus koosneb glükuroonhappe jäägist ja N-atsetüülglükoosamiini jäägist, mis on ühendatud β (1 → 3) glükosiidsidemega ja disahhariidühikud on seotud β (1 → 4) glükosiidsidemega. P3 (1 → 3) sidemete olemasolu tõttu võtab hüaluroonhappe molekul, mis sisaldab mitu tuhat monosahhariidi jääki, heeliksi konformatsiooni. Helikaadi pöörde kohta on kolm disahhariidplokki. Glükuroonhappe jääkide hüdrofiilsed karboksüülrühmad, mis paiknevad heeliksi välisküljel, võivad seonduda Ca2 + ioonidega. Nende rühmade tugevast hüdratsioonist tingituna seob hüaluroonhape ja teised proteoglükaanid geelide moodustamisel 10 000 korda suurema koguse veega.

glükuroonhappe jääk + N-atsetüülglükoosamiini jääk

2. Chondroitiinsulfaadid - erinevad hüaluroonhappest selle poolest, et N-atsetüülglükoosamiini asemel sisaldab see N-atsetüülgalaktosamiin-4 (või 6) -sulfaati. Chondroitiin-4-sulfaat lokaliseeritakse peamiselt kõhre, luu, sarvkesta ja embrüo kõhre. Chondroitiin-6-sulfaat - nahas, kõõlustes, sidudes, nabanööris, südameklappides.

3. Hepariin on vere ja imetajate lümfi antikoagulant, mida sünteesivad nuumrakud, mis on sidekoe elemendid. See on ühendatud proteoglükaanidega keemilise struktuuri kaudu - disahhariidiüksus koosneb glükuronaat-2-sulfaadi ja N-atsetüülglükoosamiin-6-sulfaadi jäägist. Teist tüüpi hepariinid on struktuurilt veidi erinevad. Hepariin on väga tugevasti seotud valkudega. Hepariini ja kondroitiinsulfaatide süsivesikuahel kinnitatakse valgu kaudu läbi O-glükosiidsideme, mis ühendab viimast süsivesikute jääki ja proteiini molekuli seriinijääki.

4. Mureiin - bakterirakkude põhiline struktuurne polüsahhariid. Mureiinis on β (1 → 4) positsiooniga seotud kaks erinevat monosahhariidi jääke: Mureiinile iseloomulik N-atsetüülglükoosamiin ja N-atsetüülmuramiinhape, vaheldumisi. Viimane on lihtne N-atsetüülglükoosamiini piimhappeester. Rakuseinal on piimhappe karboksüülrühm seotud amid-sidemega penta-peptiidiga, mis ühendab mureiini üksikute ahelate kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri.

Nukleoproteiinid on keerulised valgud, milles nukleiinhapped toimivad mittevalguliste osadega.

Hoolimata sellest, et rakkudes eksisteerib valkude mitmekesisus, ei ole loodus tegelikult läbinud kõiki võimalikke aminohapete kombinatsioone. Enamik valke pärineb piiratud hulgast esivanemate geenidest.

Nimetatakse homoloogseid valke, mis täidavad ühesuguseid funktsioone erinevates liikides, näiteks hemoglobiin kõigis selgroogsetel transpordib hapnikku, tsütokroom c kõigis rakkudes osaleb bioloogilise oksüdatsiooni protsessides.

Enamiku liikide homoloogsed valgud:

a) on sama või väga lähedane molekulmass;

b) paljudes kohtades sisaldavad samu aminohappeid, mida nimetatakse invariantseteks jääkideks;

c) mõnes positsioonis on aminohapete järjestuses märkimisväärseid erinevusi, nn varieeruvad piirkonnad;

d) sisaldavad homoloogseid järjestusi - võrreldavate valkude aminohappelise järjestuse sarnaste omaduste komplekti; lisaks identsetele aminohapetele sisaldavad need järjestused aminohapete radikaale, kuid erinevad nende füüsikalis-keemilistes omadustes.

Homoloogsete valkude aminohappelise järjestuse võrdlus näitas:

1) konservatiivsed invariantsed aminohappejäägid on olulised nende valkude unikaalse ruumilise struktuuri ja bioloogilise funktsiooni moodustamiseks;

2) homoloogsete valkude esinemine näitab liikide ühist evolutsioonilist päritolu;

3) muutuvate aminohappejääkide arv homoloogilistes valkudes on proportsionaalne võrreldavate liigi fülogeneetiliste erinevustega;

4) mõnel juhul võivad isegi väikesed muutused aminohappejärjestuses põhjustada häireid valkude omadustes ja funktsioonides;

5) siiski ei muuda kõik muutused aminohappejärjestuses valkude bioloogiliste funktsioonide häireid;

6) valkude struktuuri ja funktsiooni kõige suuremad rikkumised tekivad, kui asendades valgu kokkuvolditavas südamikus sisalduvaid aminohappeid, mis on aktiivse tsentri osa, kolmanda struktuuri moodustamisel polüpeptiidahela ristumiskohas.

Valgud, millel on polüpeptiidahela homoloogsed piirkonnad, sarnane konformatsioon ja sellega seotud funktsioonid eristatakse valkude perekondadena. Näiteks seriini proteinaasid on valkude perekond, mis toimivad proteolüütiliste ensüümidena. Mõned aminohapete asendused on muutnud nende valkude substraadi spetsiifilisust ja funktsionaalse mitmekesisuse tekkimist perekonnas.

Valgu molekuli struktuurilise korralduse tasemed. Valkude funktsioonid.

Teema: "PROTEINA MOLEKULI STRUKTUURIVAHENDI TASANDID. PROTEINIDE FUNKTSIOONID »

1. Valgu moodustavate aminohapete struktuur. Aminohapete klassifikatsioon, mis põhineb nende radikaalide omadustel.

2. Valgu põhistruktuur. Peptiidi sidumine, selle moodustamise iseärasused, kirjutamise reeglid ja peptiidide nomenklatuur. Peptiidide lahustuvus vees ja orgaanilistes lahustites.

3. Valgemolekulide struktuurilise korralduse tasemete kontseptsioon, iga taseme stabiliseeriva keemilise sideme tüübid. Fibrillaarsed ja globulaarsed valgud.

4. Valkude füüsikalised ja keemilised omadused (molekulmass, isoelektriline punkt, vees lahustuvus). Proteiini denatureerimine: tegurid, mis põhjustavad denatureerimist; näited denatureerimisprotsessi kasutamisest meditsiinis.

5. Valkude funktsioonid (näited). Valkude interaktsioon ligandidega, mis on valkude toimimise alus.

6. Lihtsate ja keerukate valkude mõiste. Antud valgud: protamiinid, histoonid, albumiin, globuliinid, kollageen, elastiin, keratiin (aminohapete koostise omadused, molekulmass, konformatsioon, vees lahustuvus).

7. Valkude eraldamise meetodite kontseptsioon: kromatograafilised meetodid (geelfiltratsioon, ioonvahetus, hüdrofoobne, afiinsuskromatograafia); elektroforeesi meetodid; ultratsentrifuugimine, soolamine, dialüüs. Näited proteiini eraldamise meetodite kasutamisest meditsiinis ja farmaatsias.

Valkude struktuurilise korralduse tasemed. Lingid, mis moodustavad iga struktuuri. Struktuuriüksuse võimalused igal tasandil.

On tavaks eristada nelja valgu molekuli struktuurilise korralduse taset: esmane, sekundaarne, tertsiaarne ja kvaternaarne. Mõelge iga taseme omadustele.

2.1.1. Valgu põhistruktuur on polüpeptiidahela aminohapete vaheldumise järjestus. Selle struktuuri moodustavad peptiidsidemed aminohapete α-amino ja α-karboksüülrühmade vahel (vt 1.4.2). Pea meeles, et isegi väikesed muutused valgu põhistruktuuris võivad oluliselt muuta selle omadusi. Valkude primaarstruktuuri muutusena tekkivate haiguste näide on hemoglobinopaatia (hemoglobinoos).

Hemoglobiin A (Hb A) esineb tervete täiskasvanute erütrotsüütides. Mõnedel inimestel on veres ebanormaalne (modifitseeritud) hemoglobiin - hemoglobiin (HbS). Ainus erinevus HbS ja Hb A esmaste struktuuride vahel on hüdrofiilse glutamiinhappe jäägi asendamine vali hüdrofoobse jäägiga nende β-ahela otsas:

Nagu teate, on hemoglobiini põhiülesanne hapniku transportimine kudedesse. O 2 vähendatud osarõhu tingimustes väheneb hemoglobiinisisalduse S lahustuvus vees ja selle võime hapniku sidumisel ja ülekandmisel. Erütrotsüüdid võtavad sirpjoone ja kiiresti kollaps, mille tagajärjel tekib aneemia (sirprakuline aneemia).

On kindlaks tehtud, et valgu polüpeptiidahela aminohappejääkide järjestus sisaldab teavet, mis on vajalik valgu ruumilise struktuuri moodustamiseks. Tehti kindlaks, et iga polüpeptiidjärjestus vastab ainult ühele ruumilise struktuuri stabiilsele variandile. Polüpeptiidi ahela kokkulugemise protsessi regulaarseks kolmemõõtmeliseks struktuuriks nimetatakse voltimisele.

Kuni viimase ajani leiti, et proteiini ruumilise struktuuri moodustumine toimub spontaanselt, ilma ühegi koostisosata. Kuid suhteliselt hiljuti leiti, et see kehtib ainult suhteliselt väikeste valkude (umbes 100 aminohappejäägi kohta) kohta. Suuremate valkude kokkutõmbamisprotsessis on kaasatud spetsiaalsed valgud - chaperonid, mis võimaldavad valgu õiget ruumilist struktuuri kiiresti moodustada.

2.1.2. Valgu sekundaarstruktuur on polüpeptiidahela kokkupakkimise meetod spiraalsesse või muusse konformatsiooniks. Samal ajal moodustuvad ühe ahela või külgnevate polüpeptiidahelate peptiidi selgroo CO-ja NH-rühma vahel vesiniksidemed. Peptiidiketid on teisese struktuuri mitmesugused, millest peamisteks on α-heeliks ja β-volditud kiht.

α-heeliks - jäik struktuur, on varrasena. Selle varda sisemine osa moodustab tihedalt keerdunud peptiidi selgroo, aminohapete radikaalid on suunatud väljapoole. Sellisel juhul interakteerub iga aminohappejäägi CO-rühm koos selle neljanda jäägi NH-rühmaga. Helekoksi ühe pöörde jaoks on 3,6 aminohappejääki ja heeliksipigi on 0,54 nm (joonis 2.1).

Joonis 2.1. α-heeliks.

Mõned aminohapped takistavad α-heeliksi ahela koagulatsiooni ja nende asukohas asetsevad heeliksi järjepidevus. Nende aminohapete hulka kuuluvad proliin (milles lämmastikuaatom on osa jäigast tsüklistruktuurist ja N-Cα sideme pöörlemine muutub võimatuks), samuti aminohapped laetud radikaalidega, mis elektrostaatiliselt või mehaaniliselt takistavad α-heeliksi moodustumist. Kui ühe spiraali (umbes 4 aminohappejäägi kohta) juures on kaks sellist radikaali (või rohkem), siis nad suhelda ja deformeerivad helkust.

Β-volditud kiht erineb a-heeliksist selle poolest, et sellel on lame, mitte varda kujuline kuju. See moodustub vesiniksidemete abil ühe või mitme polüpeptiidahela kaudu. Peptiidketid võivad paikneda ühes suunas (paralleelselt) või vastassuundades (paralleelne), sarnaselt akordioni karusnahale. Külgradikaalid on kihi tasapinnast ülalpool ja allpool.

Joonis 2.2. β-volditud kiht.

Pange tähele, et valgu sekundaarstruktuuri tüüp määratakse selle esmase struktuuri järgi. Näiteks proliini jäägi asukohas (proliini pürrolidiinitsükli aatomid paiknevad samal tasapinnal) peptiidi ahel muudab painde ja aminohapete vahelised vesiniksidemed ei moodustu. Seetõttu ei suuda proliini kõrge sisaldusega valgud (näiteks kollageeni) moodustada a-heeliksi. Ka elektrilaengut kandvad aminohapete radikaalid takistavad ka spiraliseerimist.

2.1.3. Valgu tertsiaarstruktuur on valkude molekuli kõikide aatomite, teisisõnu, spiraalse polüpeptiidahela ruumiline pakend, jaotumine ruumis. Valgu tertsiaarstruktuuri moodustamisel mängib peamist rolli vesinik, ioon, hüdrofoobsed ja disulfiidsidemed, mis moodustuvad aminohapete radikaalide interaktsiooni tulemusel.

  • Vesiniku sidemed moodustuvad kahe polaarselt laenguta radikaali vahel või tühjenenud ja laetud radikaalide vahel, näiteks seriini ja glutamiini radikaalid:

  • Ioonide sidemed võivad esineda vastassuunas laetud radikaalide, näiteks glutamaadi ja arginiini vahel:

  • Hüdrofoobsed koostoimed on iseloomulikud mittepolaarsetele radikaalidele, näiteks valiinile ja leutsiinile:

  • Disulfiidsidemed moodustatakse kahe tsüsteiini radikaali SH-rühmade vahel, mis paiknevad polüpeptiidahela erinevates osades:
    .

    Molekuli kuju ja valkude tertsiaarstruktuuri moodustumise tunnused on jaotatud kerakujuliseks ja fibrilliseks.

    Globular proteiinid - millel on molekuli (gloobulk) sfääriline või elliptiline kuju. Krombide moodustamise protsessis on hüdrofoobsed aminohapete radikaalid sisestatud siseruumides, molekuli pinnal asuvad hüdrofiilsed radikaalid. Vesifaasiga suhtlemisel moodustavad polaarsed radikaalid arvukalt vesiniksidemeid. Valgud hoitakse lahustunud olekus laengu ja hüdreeritud koore tõttu. Keha kerätikud valgud täidavad dünaamilisi funktsioone (transport, ensümaatiline, reguleeriv, kaitsev). Globulaarsete valkude hulka kuuluvad:

    • Albumiin - plasmavalk; sisaldab palju glutamaadi ja aspartaadi jääke; sadestatakse lahuse 100% küllastamisega ammooniumsulfaadiga.
    • Globuliinid - plasmavalgud; võrreldes albumiiniga on neil suurem molekulmass ja need sisaldavad vähem glutamaadi ja asparagiinijääke, sadestatakse lahuse 50% küllastamisega ammooniumsulfaadiga.
    • Histoonid on osa rakutuumist, kus nad moodustavad kompleksi DNA-ga. Need sisaldavad palju arginiini ja lüsiini jääke.

    Kiud proteiinid - on kiudained (fibrillid), moodustuvad kiududest ja kiudude kimpudest. Külgnevate polüpeptiidahelate vahel on palju kovalentseid ristsideme. Vees ei lahustu. Üleminek lahust takistab mittepolaarsed aminohappe radikaalid ja peptiidi ahelate ristsidumine. Organismis on nad peamiselt struktuurifunktsioonid, mis tagavad kudede mehaanilise tugevuse. Fibrillaarsete valkude hulka kuuluvad:

    • Kollageen on sidekoevalk. Aminohapped oma koostises domineerivad glütsiini, proliini, hüdroksüproliini.
    • Elastin on elastsem kui kollageen, see on osa arterite seintest, kopsukudest, selle koostises domineerivad aminohapped glütsiin, alaniin ja valiin.
    • Keratin on epidermise ja naha derivaatide valk, selle struktuuris domineerib aminohappe tsüsteiin.

    2.1.4. Valgu kvaternaarne struktuur on üksikute polüpeptiidsete valkude ahelate moodustatud vastastikku toimivate subühikute paigutamine ruumile. Kvaternaarstruktuur on valgu molekuli kõrgeim tase, lisaks on enam kui pooltel tuntud valkudel seda pole. Kvaternaarse struktuuriga valke nimetatakse ka oligomeerseteks valkudeks ja nende kompositsioonis sisalduvaid polüpeptiidahelat nimetatakse subühikuteks või protomeerideks. Mõningates valkudes on sellised allüksused ühesugused või neil on sarnane struktuur, samas kui teised valgud koosnevad erinevat tüüpi ketidest koosnevatest subühikutest.

    Iga protomeer sünteesitakse eraldi polüpeptiidahelina, mis laguneb krombina ja seejärel ühendatakse omavahel koos. Iga alaüksus sisaldab piirkondi, mis suudavad suhelda teiste allüksuste vastavate piirkondadega. Need vastasmõjud viiakse läbi vesiniku-, ioon- ja hüdrofoobsete sidemete abil erinevate ahelate aminohapete radikaalide vahel.

    Oligomeersed valgud võivad eksisteerida mitmete stabiilsete konformatsioonide kujul ja neil on allosteerilised omadused, st nad suudavad muutuda ühest konformatsioonist teise nende funktsionaalse aktiivsuse muutusega. Erütrotsüütide valgu hemoglobiin, ensüümi fosfoftrukto-kinaas ja paljud teised võivad olla oligomeersete valkude näited.

    Oligomeersete valkude struktuurilist korraldust ja toimimist käsitletakse üksikasjalikumalt järgmises teemas, kasutades hemoglobiini näidet (joonis 2.3).

    Joonis 2.3. Hemoglobiini ruumiline struktuur. Selle molekuli struktuur koosneb neljast paarist identsetest allüksustest, tähistatud tähtedega a ja β. Hemoglobiini mitteväärtuslik osa - heem - on näidatud sinise värviga.

    Tuntud valgud, mille mudel koosneb kahest või enamast disulfiidsidemetega (insuliin, trombiin) seotud polüpeptiidaheladest. Sellised valgud ei saa oligomeersed olla. Sellised proteiinid moodustuvad osalise proteolüüsi tulemusena ühe polüpeptiidahela kaudu - peptiidsidemete lokaalne lõikamine. Oligomeersete valkude allosteerilised omadused ei sisalda selliseid valke.

  • Loe Kasu Tooteid

    Varba munade eelised inimkehale

    Vutipunamunad on väärtuslik toidutoode. Täna saate neid igal supermarketil osta. See väike muna peenestatud kest on tõeline toitainete kogum. See sisaldab mitu korda rohkem vitamiine kui kana munad.

    Loe Edasi

    Must rõigas - kasulikud omadused ja vastunäidustused

    Redis kuulub kapsa perekonda, kaheaastane taim on populaarseks saanud erinevates valdkondades. Me räägime toiduvalmistamisest, rahvatervisest, kosmeetilisest orientatsioonist.

    Loe Edasi

    Mis ravib naistepõlve paranemist ja vastunäidustuste retsepte

    Autor: Galina

    Artikli sisu
    Herbi naistepunaürt ravivad omadused ja vastunäidustusedHüperikum on ravimtaimena juba ammustest aegadest teada. Paljude sajandite jooksul on seda laialdaselt kasutatud traditsioonilises meditsiinis oma tervenemisomaduste tõttu.

    Loe Edasi