Upang isipin ang kahalagahan ng mga protina, sapat na upang maalala nang malawakan sikat na parirala Friedrich Engels: "Ang buhay ay isang paraan ng pagkakaroon ng mga katawan ng protina." Sa katunayan, sa Earth, ang mga sangkap na ito, kasama ang mga nucleic acid, ay tumutukoy sa lahat ng mga pagpapakita ng buhay na bagay. Sa gawaing ito, malalaman natin kung ano ang binubuo ng isang protina, pag-aralan kung anong function ang ginagawa nito, at matukoy din ang mga tampok na istruktura ng iba't ibang mga species.
Ang mga peptide ay lubos na organisado na mga polimer
Sa katunayan, sa isang buhay na selula, parehong halaman at hayop, ang mga protina ay mas nangingibabaw sa iba pang mga organikong sangkap, at gumaganap din ng pinakamaraming bilang ng iba't ibang mga pag-andar. Kasangkot sila sa maraming iba't ibang napakahalagang proseso ng cellular tulad ng paggalaw, pagtatanggol, pagsenyas at iba pa. Halimbawa, sa tissue ng kalamnan ng mga hayop at tao, ang mga peptide ay bumubuo ng hanggang sa 85% ng masa ng dry matter, at sa buto at dermis - mula 15-50%.
Ang lahat ng mga protina ng cellular at tissue ay binubuo ng mga species). Ang kanilang bilang sa mga buhay na organismo ay palaging katumbas ng dalawampung species. Ang iba't ibang kumbinasyon ng mga monomer ng peptide ay bumubuo ng iba't ibang mga protina sa kalikasan. Kinakalkula ito ng astronomical number 2x10 18 posibleng mga uri. Sa biochemistry, ang polypeptides ay tinatawag na high-molecular biological polymers - macromolecules.
Mga amino acid - mga monomer ng protina
Ang lahat ng 20 uri ng mga kemikal na compound na ito ay mga istrukturang yunit ng mga protina at may pangkalahatang formula na NH 2 -R-COOH. Ang mga ito ay amphoteric organic substance na may kakayahang magpakita ng parehong basic at mga katangian ng acid. Hindi lamang ang mga simpleng protina, kundi pati na rin ang mga kumplikadong naglalaman ng tinatawag na mga di-mahahalagang amino acid. Ngunit ang hindi maaaring palitan na mga monomer, halimbawa, tulad ng valine, lysine, methionine, ay matatagpuan lamang sa ilang mga protina na tinatawag na kumpleto.
Samakatuwid, kapag nailalarawan ang isang polimer, isinasaalang-alang hindi lamang kung gaano karaming mga amino acid ang binubuo ng isang protina, kundi pati na rin kung aling mga monomer ang konektado ng mga peptide bond sa isang macromolecule. Idagdag natin na ang mga hindi kinakailangang amino acid tulad ng asparagine, glutamic acid, cysteine ay maaaring independiyenteng ma-synthesize sa mga selula ng tao at hayop. Ang hindi maaaring palitan ay nabuo sa mga selula ng bakterya, halaman at fungi. Pumapasok sila sa mga heterotrophic na organismo lamang sa pagkain.
Paano nabuo ang isang polypeptide?
Tulad ng alam mo, 20 iba't ibang mga amino acid ay maaaring pagsamahin sa maraming iba't ibang mga molekula ng protina. Paano nangyayari ang pagbubuklod ng mga monomer sa isa't isa? Lumalabas na ang mga carboxyl at amine na grupo ng mga katabing amino acid ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang tinatawag na mga peptide bond ay nabuo, at ang mga molekula ng tubig ay inilabas bilang by-product mga reaksyon ng polycondensation. Ang mga resultang molekula ng protina ay binubuo ng mga residue ng amino acid at paulit-ulit na paulit-ulit na mga peptide bond. Samakatuwid, sila ay tinatawag ding polypeptides.
Kadalasan ang mga protina ay maaaring maglaman ng hindi isa, ngunit ilang mga polypeptide chain nang sabay-sabay at binubuo ng maraming libu-libong mga residue ng amino acid. Bukod dito, ang mga simpleng protina, pati na rin ang mga protina, ay maaaring kumplikado sa kanilang spatial na pagsasaayos. Lumilikha ito hindi lamang pangunahin, kundi pati na rin ang pangalawang, tersiyaryo at kahit na quaternary na istraktura. Isaalang-alang natin ang prosesong ito nang mas detalyado. Ang patuloy na pag-aaral ng tanong: kung ano ang binubuo ng isang protina, alamin natin kung anong pagsasaayos ang macromolecule na ito. Naitatag namin sa itaas na ang polypeptide chain ay naglalaman ng maraming covalent mga bono ng kemikal. Ito ang istrukturang ito na tinatawag na pangunahin.
Sa loob nito, ang isang mahalagang papel ay nilalaro ng dami at husay na komposisyon ng mga amino acid, pati na rin ang pagkakasunud-sunod ng kanilang koneksyon. Ang pangalawang istraktura ay lumitaw sa sandali ng pagbuo ng helix. Ito ay pinatatag ng maraming bagong nabuong hydrogen bond.
Mas mataas na antas ng organisasyon ng protina
Lumilitaw ang tertiary na istraktura bilang isang resulta ng pag-iimpake ng isang spiral sa anyo ng isang bola - isang globule, halimbawa, ang myoglobin tissue ay may tulad na isang spatial na istraktura. Sinusuportahan ito pareho ng mga bagong nabuong hydrogen bond at ng disulfide bridges (kung ilang cysteine residues ang kasama sa molekula ng protina). Ang quaternary form ay ang resulta ng pagsasama-sama ng ilang mga globule ng protina sa isang istraktura nang sabay-sabay sa pamamagitan ng mga bagong uri ng pakikipag-ugnayan, halimbawa, hydrophobic o electrostatic. Kasama ng mga peptide, ang quaternary na istraktura ay kinabibilangan din ng mga bahaging hindi protina. Maaari silang maging magnesium, iron, copper ions, o residues ng orthophosphate o nucleic acids, pati na rin ang mga lipid.
Mga tampok ng biosynthesis ng protina
Noong nakaraan, nalaman namin kung ano ang binubuo ng protina. Ito ay binuo mula sa isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid. Ang kanilang pagpupulong sa isang polypeptide chain ay nangyayari sa ribosomes - non-membrane organelles ng mga selula ng halaman at hayop. Ang mga molekula ng impormasyon ay nakikilahok din sa proseso ng biosynthesis mismo, at ang una ay isang matrix para sa pagpupulong ng protina, habang ang huli ay nagdadala ng iba't ibang mga amino acid. Sa proseso ng cellular biosynthesis, lumitaw ang isang dilemma, ibig sabihin, ang isang protina ba ay binubuo ng mga nucleotide o amino acid? Ang sagot ay malinaw - polypeptides, parehong simple at kumplikado, ay binubuo ng amphoteric organic compounds - amino acids. AT ikot ng buhay may mga panahon ng aktibidad ng cell kapag ang synthesis ng protina ay partikular na aktibo. Ito ang tinatawag na J1 at J2 na mga yugto ng interphase. Sa oras na ito, ang cell ay aktibong lumalaki at nangangailangan ng isang malaking halaga ng materyal na gusali, na protina. Bilang karagdagan, bilang isang resulta ng mitosis, na nagtatapos sa pagbuo ng dalawa mga cell ng anak na babae, bawat isa sa kanila ay nangangailangan ng malaking bilang organikong bagay, kaya sa mga channel ay may makinis endoplasmic reticulum mayroong aktibong synthesis ng mga lipid at carbohydrates, at ang biosynthesis ng protina ay nangyayari sa butil na EPS.
Mga pag-andar ng mga protina
Ang pag-alam kung ano ang binubuo ng protina, maaaring ipaliwanag ng isa ang malaking pagkakaiba-iba ng kanilang mga uri, at natatanging katangian likas sa mga sangkap na ito. Ang mga protina ay gumaganap ng isang malawak na iba't ibang mga function sa cell, halimbawa, pagbuo, dahil ang mga ito ay bahagi ng mga lamad ng lahat ng mga cell at organelles: mitochondria, chloroplasts, lysosomes, ang Golgi complex, at iba pa. Ang mga peptide gaya ng hamoglobulin o antibodies ay mga halimbawa ng mga simpleng protina na gumaganap ng isang proteksiyon na function. Sa madaling salita, ang cellular immunity ay resulta ng pagkilos ng mga sangkap na ito. Ang isang kumplikadong protina - hemocyanin, kasama ang hemoglobin, ay gumaganap ng isang function ng transportasyon sa mga hayop, iyon ay, nagdadala ito ng oxygen sa dugo. Ang mga signal protein na bahagi ng mga lamad ng cell ay nagbibigay ng impormasyon sa cell mismo tungkol sa mga sangkap na sinusubukang makapasok sa cytoplasm nito. Ang albumin peptide ay responsable para sa mga pangunahing parameter ng dugo, halimbawa, para sa kakayahang mag-coagulate. Ang egg protein ovalbumin ay nakaimbak sa cell at nagsisilbing pangunahing pinagmumulan ng nutrients.
Ang mga protina ay ang batayan ng cell cytoskeleton
Ang isa sa mga mahalagang pag-andar ng peptides ay suporta. Ito ay napakahalaga para sa pagpapanatili ng hugis at dami ng mga buhay na selula. Ang tinatawag na mga istruktura ng submembrane - microtubule at microfilament na magkakaugnay ay bumubuo sa panloob na balangkas ng cell. Ang mga protina na bumubuo sa kanilang komposisyon, halimbawa, tubulin, ay madaling mag-compress at mag-inat. Tinutulungan nito ang cell na mapanatili ang hugis nito sa ilalim ng iba't ibang mekanikal na pagpapapangit.
Sa mga selula ng halaman, kasama ang mga hyaloplasmic na protina, ang mga hibla ng cytoplasm - plasmodesmata - ay gumaganap din ng isang sumusuportang function. Ang pagpasa sa mga pores sa cell wall, tinutukoy nila ang relasyon sa pagitan ng katabi mga istruktura ng cellular na bumubuo ng tissue ng halaman.
Enzymes - mga sangkap ng likas na protina
Ang isa sa mga pinakamahalagang katangian ng mga protina ay ang kanilang impluwensya sa rate ng mga reaksiyong kemikal. Ang mga pangunahing protina ay may kakayahang bahagyang denaturation - ang proseso ng pag-unwinding ng isang macromolecule sa isang tertiary o quaternary na istraktura. Ang polypeptide chain mismo ay hindi nawasak. Ang bahagyang denaturation ay sumasailalim sa parehong pagbibigay ng senyas at ang huling pag-aari ay ang kakayahan ng mga enzyme na maimpluwensyahan ang rate ng biochemical reactions sa nucleus at cytoplasm ng cell. Ang mga peptide, na, sa kabaligtaran, ay nagpapababa ng rate mga proseso ng kemikal Ito ay kaugalian na tumawag hindi enzymes, ngunit inhibitors. Halimbawa, ang simpleng protina na catalase ay isang enzyme na nagpapabilis sa proseso ng pagkasira nakakalason na sangkap hydrogen peroxide. Ito ay nabuo bilang ang huling produkto ng maraming mga kemikal na reaksyon. Pinapabilis ng Catalase ang paggamit nito sa mga neutral na sangkap: tubig at oxygen.
Mga katangian ng protina
Ang mga peptide ay inuri ayon sa maraming pamantayan. Halimbawa, may kaugnayan sa tubig, maaari silang nahahati sa hydrophilic at hydrophobic. Naaapektuhan din ng temperatura ang istraktura at katangian ng mga molekula ng protina sa iba't ibang paraan. Halimbawa, ang protina na keratin, isang bahagi ng mga kuko at buhok, ay maaaring makatiis sa parehong mababa at mataas na temperatura, iyon ay, ito ay thermolabile. Ngunit ang protina ovalbumin, na nabanggit kanina, ay ganap na nawasak kapag pinainit sa 80-100 ° C. Nangangahulugan ito na ang pangunahing istraktura nito ay nahahati sa mga residue ng amino acid. Ang prosesong ito ay tinatawag na pagkasira. Anuman ang mga kundisyon na nilikha natin, ang protina ay hindi maaaring bumalik sa kanyang katutubong anyo. Ang mga protina ng motor actin at mylosin ay naroroon sa mga fibers ng kalamnan. Ang kanilang kahaliling pag-urong at pagpapahinga ay sumasailalim sa gawain ng tissue ng kalamnan.
Mga ardilya- natural na polypeptides na may malaking molekular na timbang. Bahagi sila ng lahat ng nabubuhay na organismo at gumaganap ng iba't ibang biological function.
Ang istraktura ng protina.
Ang mga protina ay may 4 na antas ng istraktura:
- pangunahing istraktura ng isang protina- linear na pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain, nakatiklop sa espasyo:
- pangalawang istraktura ng protina- conformation ng polypeptide chain, dahil umiikot sa espasyo dahil sa hydrogen bonds sa pagitan NH at KAYA mga pangkat. Mayroong 2 paraan ng pag-install: α -spiral at β - istraktura.
- protina tertiary na istraktura ay isang three-dimensional na representasyon ng isang umiikot α - spiral o β -mga istruktura sa espasyo:
Ang istraktura na ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga tulay na disulfide -S-S- sa pagitan ng mga labi ng cysteine. Ang magkasalungat na sisingilin na mga ion ay nakikilahok sa pagbuo ng naturang istraktura.
- istraktura ng quaternary na protina nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng iba't ibang polypeptide chain:
Synthesis ng protina.
Ang synthesis ay batay sa solid-phase na paraan, kung saan ang unang amino acid ay naayos sa isang polymer carrier, at ang mga bagong amino acid ay sunud-sunod na sutured dito. Ang polimer ay pagkatapos ay nahiwalay sa polypeptide chain.
Ang mga pisikal na katangian ng protina.
Ang mga pisikal na katangian ng protina ay tinutukoy ng istraktura, kaya ang mga protina ay nahahati sa globular(natutunaw sa tubig) at fibrillar(hindi matutunaw sa tubig).
Mga kemikal na katangian ng mga protina.
1. Denaturation ng protina(pagkasira ng pangalawa at tersiyaryong istraktura pinapanatili ang orihinal). Ang isang halimbawa ng denaturation ay ang pag-curdling ng mga puti ng itlog kapag pinakuluan ang mga itlog.
2. Hydrolysis ng protina- hindi maibabalik na pagkasira ng pangunahing istraktura sa isang acidic o alkaline na solusyon na may pagbuo ng mga amino acid. Sa ganitong paraan matutukoy mo ang dami ng komposisyon ng mga protina.
3. Kwalitatibong mga reaksyon:
Biuret reaction- pakikipag-ugnayan ng peptide bond at salts ng tanso (II) sa isang alkaline na solusyon. Sa dulo ng reaksyon, ang solusyon ay nagiging lila.
reaksyon ng xantoprotein- kapag nag-react sa nitric acid, ang isang dilaw na kulay ay sinusunod.
Ang biological na kahalagahan ng protina.
1. Ang mga protina ay isang materyales sa pagtatayo, ang mga kalamnan, buto, at tisyu ay binuo mula rito.
2. Mga protina - mga receptor. Nagpapadala sila at tumatanggap ng mga signal mula sa mga kalapit na selula mula sa kapaligiran.
3. Ang mga protina ay may mahalagang papel sa immune system ng katawan.
4. Ang mga protina ay gumaganap ng mga function ng transportasyon at nagdadala ng mga molekula o ion sa lugar ng synthesis o akumulasyon. (Ang hemoglobin ay nagdadala ng oxygen sa mga tisyu.)
5. Mga protina - catalysts - enzymes. Ang mga ito ay napakalakas na pumipili na mga katalista na nagpapabilis ng mga reaksyon ng milyun-milyong beses.
Mayroong isang bilang ng mga amino acid na hindi ma-synthesize sa katawan - hindi mapapalitan, ang mga ito ay nakukuha lamang sa pagkain: tizine, phenylalanine, methinine, valine, leucine, tryptophan, isoleucine, threonine.
Ang mga protina ay polypeptides na ang molekular na timbang ay lumampas sa 6000-10000 daltons. Binubuo sila ng isang malaking bilang ng mga residue ng amino acid.
Hindi tulad ng mababang molekular na timbang na mga peptide, ang mga protina ay may mahusay na binuo na three-dimensional na spatial na istraktura, na pinatatag ng iba't ibang uri ng malakas at mahinang pakikipag-ugnayan. Mayroong apat na antas istruktural na organisasyon molekula ng protina: pangunahin, pangalawa, tersiyaryo at quaternary na mga istruktura.
Ang pangunahing istraktura ng isang protina ay isang pagkakasunod-sunod ng mga residue ng amino acid na pinagsama-sama ng mga peptide bond.
Ang unang palagay tungkol sa papel ng mga peptide bond sa pagtatayo ng mga molekula ng protina ay iniharap ng Russian biochemist na si A. Ya. Danilevsky, na ang mga ideya ay naging batayan ng polypeptide theory ng istruktura ng protina, na binuo ng German chemist na si E. Fischer noong 1902.
Ang batayan ng pangunahing istraktura ng molekula ng protina ay nabuo ng isang regular na paulit-ulit na peptide backbone - NH-CH-CO-, at ang mga side radical ng mga amino acid ay bumubuo sa variable na bahagi nito.
Ang pangunahing istraktura ng isang protina ay malakas, dahil ang pagbuo nito ay batay sa mga covalent peptide bond, na mga malakas na pakikipag-ugnayan;
Pagkonekta sa kanilang mga sarili sa iba't ibang mga pagkakasunud-sunod, ang mga proteinogenic amino acid ay bumubuo ng mga isomer. Tatlong amino acid ang maaaring gamitin upang bumuo ng anim na magkakaibang tripeptides. Halimbawa, mula sa glycine, alanine at valine - gli-ala-val, gli-val-ala, ala-gli-val, ala-val-gli, val-gli-ala at val-ala-gli. Mula sa apat na amino acid, 24 na tetrapeptides ang maaaring mabuo, at mula sa lima, 120 pentapeptides. Mula sa 20 amino acids, 2,432,902,008,176,640,000 polypeptides ang maaaring mabuo. Bukod dito, ang bawat amino acid ay ginagamit sa pagbuo ng itinuturing na polypeptide chain nang isang beses lamang.
Maraming mga natural na polypeptide ang may daan-daan at kahit libu-libong mga residue ng amino acid sa kanilang komposisyon, at bawat isa sa 20 proteinogenic amino acid ay maaaring mangyari nang paulit-ulit sa kanilang komposisyon. Samakatuwid, ang bilang ng mga posibleng variant ng polypeptide chain ay walang katapusan na malaki. Gayunpaman, hindi lahat ng teoretikal na posibleng mga variant ng mga pagkakasunud-sunod ng amino acid ay natanto sa kalikasan.
Ang unang protina na ang pangunahing istraktura ay na-decipher ay bovine insulin. Ang molekula nito ay binubuo ng dalawang polypeptide chain, ang isa ay naglalaman ng 21 at ang iba pang 30 amino acid residues. Ang mga kadena ay pinagsama-sama ng dalawang disulfide bond. Ang isa pang disulfide bond ay matatagpuan sa loob ng maikling kadena. Ang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa molekula ng insulin ay itinatag ng English biochemist na si F. Sanger noong 1953.
Kaya, kinumpirma ni F. Sanger ang teorya ng polypeptide ng istraktura ng molekula ng protina ni E. Fisher at pinatunayan na ang mga protina ay mga kemikal na compound, na may isang tiyak na istraktura na maaaring katawanin gamit ang isang kemikal na formula. Sa ngayon, ang mga pangunahing istruktura ng ilang libong protina ay na-decipher.
Ang kemikal na katangian ng bawat protina ay natatangi at malapit na nauugnay sa biological function nito. Ang kakayahan ng isang protina na maisagawa ang likas na pag-andar nito ay tinutukoy ng pangunahing istraktura nito. Kahit na ang maliliit na pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina ay maaaring humantong sa isang malubhang pagkagambala sa paggana nito, na nagiging sanhi ng isang malubhang sakit.
Ang mga sakit na nauugnay sa mga paglabag sa pangunahing istraktura ng protina ay tinatawag na mga sakit na molekular. Sa ngayon, ilang libong mga naturang sakit ang natuklasan.
Ang isa sa mga molecular disease ay sickle cell anemia, ang sanhi nito ay nakasalalay sa paglabag sa pangunahing istraktura ng hemoglobin. Sa mga taong may congenital anomalya sa istraktura ng hemoglobin sa polypeptide chain, na binubuo ng 146 amino acid residues, ang valine ay nasa ikaanim na posisyon, habang nasa malusog na tao sa lugar na ito - glutamic acid. Ang abnormal na hemoglobin ay nagdadala ng oxygen na mas malala, at ang mga erythrocytes ng dugo ng mga pasyente ay may hugis gasuklay. Ang sakit ay nagpapakita ng sarili sa isang pagbagal sa pag-unlad, pangkalahatang kahinaan ng katawan.
Ang pangunahing istraktura ng isang protina ay genetically tinutukoy. Ginagawa nitong posible para sa mga organismo ng parehong species na mapanatili ang isang pare-parehong hanay ng mga protina. Gayunpaman, sa iba't ibang uri ng mga buhay na organismo, ang mga protina na gumaganap ng parehong function ay hindi magkapareho sa kanilang pangunahing istraktura - sa ilang mga seksyon ng polypeptide chain, maaari silang magkaroon ng hindi pantay na mga sequence ng amino acid. Ang ganitong mga protina ay tinatawag homologo(Griyegong "homology" - pahintulot).
Ang mga pag-aaral ng conformation ng mga molekula ng protina ay nagpakita na ang mga polypeptide chain ay hindi mahigpit na umaabot nang linearly, ngunit nakatiklop sa espasyo sa isang tiyak na paraan, na bumubuo ng isang pangalawang istraktura.
Ang pangalawang istraktura ng isang protina ay isang kumbinasyon ng mga ordered at amorphous na mga seksyon ng polypeptide chain.
Sa pag-aaral ng mga kristal na istruktura ng mga compound na naglalaman ng mga grupo ng amide, natuklasan ng American biochemist na si L. Pauling na ang haba ng peptide bond ay malapit sa haba ng double bond at 0.1325 nm. Samakatuwid, ang libreng pag-ikot ng carbon at nitrogen atoms sa paligid ng peptide bond ay mahirap.
Bilang karagdagan, ang mga atomo ng mga peptide group at α-carbon atoms ay matatagpuan sa polypeptide chain sa humigit-kumulang sa parehong eroplano. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga pagliko sa polypeptide chain ay maaari lamang mangyari kasama ang mga bono na katabi ng mga carbon atom.
Dahil sa pag-ikot ng mga peptide group sa paligid ng α-carbon atoms, gaya ng itinatag nina L. Pauling at R. Corey noong unang bahagi ng 50s ng huling siglo, ang polypeptide chain ay natitiklop sa isang α-helix at nagpapatatag dahil sa pagbuo ng maximum na posibleng bilang ng mga hydrogen bond.
Sa panahon ng pagbuo ng pangalawang istraktura ng isang molekula ng protina, ang mga bono ng hydrogen ay bumangon sa pagitan ng mga atomo ng mga pangkat ng peptide na matatagpuan sa mga katabing pagliko ng os-helix sa tapat ng bawat isa. Ang hydrogen atom, na konektado ng isang covalent bond sa nitrogen atom, ay may ilan positibong singil. Ang isang oxygen atom na double bonded sa isang carbon atom ay may ilang negatibong singil. Ang hydrogen atom, na nasa tapat ng oxygen atom, ay nauugnay dito sa pamamagitan ng isang hydrogen bond. Ang hydrogen bond ay mahina. Gayunpaman, dahil sa pagbuo ng isang malaking bilang ng mga bono na ito, ang isang mahigpit na iniutos na istraktura ay pinananatili.
Ang mga hydrogen bond ay palaging nakadirekta parallel sa haka-haka na axis ng a-helix, at ang mga amino acid radical ay palaging nakadirekta palabas mula sa mga pagliko nito. Ang mga grupo ng peptide ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen pangunahin sa pamamagitan ng apat na residue ng amino acid, dahil ito ay ang kanilang mga O-C- at H-N-group na lumalabas na spatially close.
Ang A-Helix ay kanang kamay. Kung titingnan mo ito mula sa dulo, mula sa gilid ng N-terminus, pagkatapos ay ang twisting ng polypeptide chain ay nangyayari sa clockwise. Ang mga parameter ng a-helix ay nakatakda. Ang distansya sa pagitan ng mga katabing pagliko (helix pitch) ay ∅54 nm, at ang panloob na diameter ng helix ay 1.01 nm. Ang isang kumpletong pagliko ng helix ay may kasamang 3.6 na residue ng amino acid. Ang kumpletong pag-uulit ng istraktura ng α-helix ay nangyayari tuwing 5 pagliko, na kinabibilangan ng 18 residue ng amino acid. Ang segment na ito ng α-helix ay tinatawag na panahon ng pagkakakilanlan at 2.7 nm ang haba.
Ang mga polypeptide chain ay hindi nakatiklop sa isang a-helix kasama ang kanilang buong haba. Ang porsyento ng mga nakapulupot na rehiyon sa isang molekula ng protina ay tinatawag antas ng spiralization. Ang mga protina ay naiiba nang malaki sa antas ng spiralization, halimbawa: para sa hemoglobin ng dugo ito ay napakataas - 75%, para sa insulin ay medyo mataas din - 60%, para sa hen egg albumin ito ay mas mababa - 45%, at para sa chymotrypsinogen ( isang hindi aktibong precursor ng digestive enzyme) ito ay napakababa - 11% lamang.
Ang mga pagkakaiba sa antas ng helicalization ng protina ay nauugnay sa isang bilang ng mga kadahilanan na pumipigil sa regular na pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga grupo ng peptide. Sa partikular, ang pagbuo ng mga disulfide bond sa pamamagitan ng mga residue ng cysteine na nagkokonekta sa iba't ibang bahagi ng isa o higit pang polypeptide chain ay humahantong sa isang paglabag sa spiralization. Sa rehiyon na malapit sa proline imino acid residue, sa paligid ng α-carbon atom kung saan imposible ang pag-ikot ng mga kalapit na atomo, isang liko ay nabuo sa polypeptide chain.
Ang isang bilang ng mga proteinogenic amino acid ay may mga radical na hindi nagpapahintulot sa kanila na makilahok sa pagbuo ng α-helix. Ang mga amino acid na ito ay bumubuo ng parallel folds na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng hydrogen bonds. Ang ganitong uri ng regular na rehiyon ng polypeptide chain ay tinatawag na folded layer structure, o β-structure.
Sa kaibahan sa a-helix, na may hugis ng baras, ang β-structure ay may hugis ng isang nakatiklop na sheet. Ito ay pinatatag ng hydrogen bond na nagaganap sa pagitan ng mga peptide group na matatagpuan sa mga katabing segment ng polypeptide chain. Ang mga segment na ito ay maaaring idirekta alinman sa isang direksyon - pagkatapos ay isang parallel na β-istruktura ay nabuo, o sa magkasalungat na direksyon - sa kasong ito ay lilitaw ang isang antiparallel na β-istruktura.
Ang mga grupo ng peptide sa β-istraktura ay matatagpuan sa mga eroplano ng mga fold, at ang mga side radical ng mga amino acid ay matatagpuan sa itaas at sa ibaba ng mga eroplano. Ang distansya sa pagitan ng mga katabing seksyon ng polypeptide chain sa istraktura ng nakatiklop na layer ay 0.272 nm, na tumutugma sa haba ng hydrogen bond sa pagitan ng -CO- at -NH- na mga grupo. Ang mga bono ng hydrogen mismo ay matatagpuan patayo sa direksyon ng istraktura ng nakatiklop na layer. Ang nilalaman ng β-istraktura sa iba't ibang mga protina ay malawak na nag-iiba.
Ang ilang mga seksyon ng polypeptide chain ay walang anumang ordered structure at random coils. Ang mga nasabing lugar ay tinatawag walang hugis(Griyegong "amorphos" - walang hugis). Gayunpaman, sa bawat protina, ang mga amorphous na rehiyon ay may sariling nakapirming conform. Sa kasong ito, sa kaibahan sa medyo matibay na mga seksyon - α-helice at β-structure - ang mga amorphous coils ay medyo madaling baguhin ang kanilang conformation.
Ang mga protina ay naiiba sa nilalaman ng iba't ibang uri ng pangalawang istraktura. Halimbawa, ang mga α-helice lamang ang natagpuan sa istraktura ng hemoglobin. sa maraming mga enzyme mayroong iba't ibang mga kumbinasyon ng parehong α-helice at β-structure, kabilang sa mga immunoglobulin ay may mga protina na mayroon lamang isang β-structure. Sa wakas, mayroon ding mga protina kung saan ang mga nakaayos na rehiyon ay naroroon sa hindi gaanong halaga, at karamihan sa polypeptide chain ay may amorphous na istraktura.
Ang mga polypeptide chain na may nabuo na pangalawang istraktura ay matatagpuan sa espasyo sa isang tiyak na paraan, na lumilikha ng isa pang antas ng istrukturang organisasyon ng isang molekula ng protina - isang tersiyaryong istraktura.
Ang tertiary na istraktura ng isang protina ay nabuo bilang isang resulta ng tiyak na pagtitiklop ng mga nakaayos at amorphous na mga seksyon ng polypeptide chain sa isang tiyak na halaga ng espasyo. Ito ay pinananatili ng malakas at mahinang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga side radical ng mga residue ng amino acid. Ang malalakas na pakikipag-ugnayan ay kinabibilangan ng isang disulfide bond, at ang mahinang pakikipag-ugnayan ay kinabibilangan ng hydrogen at ionic na mga bono, pati na rin ang mga hydrophobic na pakikipag-ugnayan.
Ang isang disulfide bond ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng dalawang malapit na espasyong radicals ng cysteine resdues na naglalaman ng mga libreng sulfhydryl group.
Ang mga tulay ng disulfide ay maaaring kumonekta sa isa't isa hindi lamang magkahiwalay na mga seksyon sa loob ng iisang polypeptide chain, kundi pati na rin (sa panahon ng pagbuo ng isang quaternary protein structure) iba't ibang polypeptide chain.
Ang isang hydrogen bond ay maaaring mangyari sa pagitan ng mga side radical ng mga residue ng amino acid na naglalaman ng mga pangkat ng OH, halimbawa, sa pagitan ng dalawang residue ng serine.
Bilang karagdagan sa mga radical ng serine residues, Sa parehong paraan Ang mga hydrogen bond ay maaaring bumuo ng mga radical ng threonine at tyrosine residues.
Ang pagbuo ng tertiary na istraktura ng isang molekula ng protina ay nagsasangkot din ng maraming hydrogen bond na nangyayari sa pagitan ng mga side radical, halimbawa: tyrosine at glutamic acid, asparagine at serine, lysine at glutamine, atbp.
Ang mga ionic bond ay lumalabas kapag ang mga negatibong sisingilin na radical ng acidic amino acid residues - aspartic o glutamine - ay lumalapit sa positively charged radicals ng basic amino acid residues - lysine, arginine o histidine. Ionic na bono sa pagitan ng mga radical ng aspartic acid at lysine residues.
Ang mga hydrophobic na pakikipag-ugnayan ay nangyayari sa tubig dahil sa pagkahumaling ng mga non-polar radical ng mga residue ng amino acid sa isa't isa. Kasama sa mga amino acid na may mga non-polar radical, halimbawa, alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, methionine. Hydrophobic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga side radical ng valine at alanine residues.
Upang maiwasan ang pakikipag-ugnay sa tubig, ang mga non-polar radical ng mga residue ng amino acid ay may posibilidad na magsama-sama sa loob ng molekula ng protina. Ang protina ay natitiklop sa isang compact na katawan - isang globule (lat. "globulus" - isang bola). Ang isang hydrophobic core ay nabuo sa loob ng globule, at sa labas nito ay mga polar radical ng mga residue ng amino acid na nakikipag-ugnayan sa tubig. Halimbawa, ang mga acidic at pangunahing amino acid, serine, threonine, tyrosine, asparagine, glutamine ay may mga polar radical.
Kaya, ang bawat globule ng protina ay napapalibutan ng isang hydration shell, na kinakatawan ng tinatawag na "water coat", na kinabibilangan din ng mga structured water molecule na maaaring humawak ng hanggang kalahati ng mga hydrophobic radical na nasa polypeptide chain sa ibabaw ng globule . Ito ay dahil sa solubility ng protina.
Dahil sa maraming interradical na pakikipag-ugnayan, ang mga indibidwal na seksyon ng molekula ng protina ay lumalabas na spatially malapit at naayos na may kaugnayan sa bawat isa. Sa panahon ng pagbuo ng tertiary na istraktura ng protina, ang aktibong sentro nito ay nabuo. Bilang resulta, ang protina ay nakakakuha ng kakayahang maisagawa ang biological function nito.
Ang myoglobin ay ang unang protina na ang tertiary na istraktura ay naitatag.
Ang mga tertiary globule ay maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa upang lumitaw ang isang solong molekula. Ang ganitong mga globule ay tinatawag na mga subunit, at ang kanilang pagkakaugnay ay tinatawag na quaternary na istraktura ng molekula ng protina.
Ang quaternary na istraktura ng isang protina ay maaaring mabuo mula sa isang variable na bilang ng mga subunit na pinagsama-sama pangunahin sa pamamagitan ng mahina na pakikipag-ugnayan. Ito ay naroroon sa maraming mga protina.
Ang mga subunit, na may katangiang matatagpuan sa espasyo na may kaugnayan sa isa't isa, ay bumubuo ng isang oligomeric (multimeric) complex. Ang kakayahan ng mga protina na bumuo ng gayong mga istruktura ay ginagawang posible na pagsamahin ang ilang mga aktibong sentro at magkakaugnay na mga pag-andar sa isang solong kabuuan, na napakahalaga para sa pagtiyak ng mga kumplikadong proseso ng metabolic sa cell.
Ang mga quaternary na istruktura ng mga protina ay maaaring itayo mula sa 2, 4, 6, 8,10, 12, 24 o higit pang mga subunit at bihira mula sa isang kakaibang bilang ng mga ito. Halimbawa, ang quaternary na istraktura ng hemoglobin ay nabuo ng apat na magkaparehong magkaparehong mga subunit.
Ang quaternary na istraktura ng isang molekula ng protina ay kasing kakaiba ng iba pang mga istraktura nito. Sa kasong ito, ang buong three-dimensional na pag-iimpake ng polypeptide chain sa espasyo ay tinutukoy ng pangunahing istraktura nito. Ang tiyak na spatial na istraktura (conformation) kung saan ang mga molekula ng protina ay may biological na aktibidad ay tinatawag katutubo(lat. nativus - congenital).
Sa isang molekula ng protina, ang mga residue ng amino acid ay konektado sa pamamagitan ng tinatawag na peptide bond. Ang kumpletong pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa naturang kadena ay tinatawag na pangunahing istraktura ng protina. Ang bilang ng mga nalalabi sa iba't ibang mga protina ay maaaring mag-iba mula sa iilan hanggang ilang libo. Maliit na molekula na may mol. na tumitimbang ng mas mababa sa 10 libong dalton ay tinatawag na peptides, at ang mga malalaking ay tinatawag na mga protina. Ang protina ay karaniwang naglalaman ng parehong acidic at alkaline na mga amino acid, upang ang molekula ng protina ay may parehong positibo at negatibong singil. Ang halaga ng pH kung saan ang bilang ng mga negatibong singil ay katumbas ng bilang ng mga positibong singil ay tinatawag na isoelectric point ng protina.
Karaniwan, ang isang chain ng protina ay natitiklop sa mas kumplikadong mga istruktura. Ang oxygen ng C=O group ay maaaring bumuo ng hydrogen bond kasama ng hydrogen ng N-H group na matatagpuan sa isa pang amino acid. Ang mga hydrogen bond na ito ay bumubuo sa pangalawang istraktura ng protina. Ang isa sa mga uri ng pangalawang istraktura ay ang b-helix. Sa loob nito, ang bawat oxygen ng pangkat na C=O ay nakagapos sa hydrogen ng ika-4 na pangkat ng NH kasama ang helix. Mayroong 3.6 amino acid residues sa bawat pagliko ng helix, ang helix pitch ay 0.54 nm.
Maraming mga protina ay may tinatawag na. c-structure, o b-layer, sa loob nito ang mga polypeptide chain ay halos ganap na nabuksan, ang kanilang mga indibidwal na seksyon kasama ang kanilang -CO- at -NH- na mga grupo ay bumubuo ng hydrogen bond sa iba pang mga seksyon ng parehong chain o ang kalapit na polypeptide chain.
Ang b-helical na istraktura ay may protina na keratin, na bumubuo sa buhok at lana. Kapag pinainit, ang basa na buhok at lana ay madaling nakaunat, at pagkatapos ay kusang bumalik sa kanilang orihinal na estado: kapag naunat, ang mga hydrogen bond ng b-helix ay nasira, at pagkatapos ay unti-unting naibalik.
Ang β-istraktura ay katangian ng fibroin, ang pangunahing protina ng sutla na itinago ng mga uod ng silkworm. Hindi tulad ng lana, ang sutla ay halos hindi mapapahaba - ang β-istruktura ay nabuo sa pamamagitan ng mga pinahabang polypeptide chain, at halos imposible na iunat pa ito nang hindi nasira ang mga covalent bond.
Ang pagtitiklop ng protina ay karaniwang hindi limitado sa pangalawang istraktura. Ang mga residue ng hydrophobic amino acid ay "may posibilidad" na magtago mula sa may tubig na kapaligiran sa loob ng molekula ng protina. Sa pagitan ng mga side group ng acidic at alkaline na amino acid, na sisingilin, ayon sa pagkakabanggit, negatibo at positibo, posible ang pakikipag-ugnayan ng electrostatic. Maraming mga residue ng amino acid ang maaaring bumuo ng mga bono ng hydrogen sa isa't isa. Sa wakas, ang mga residue ng cysteine amino acid na naglalaman ng mga grupo ng SH ay nagagawang bumuo ng mga covalent bond -S-S- sa pagitan nila.
Salamat sa lahat ng mga pakikipag-ugnayang ito - hydrophobic, ionic, hydrogen at disulfide - ang chain ng protina ay bumubuo ng isang kumplikadong spatial configuration na tinatawag na tertiary structure.
Sa komposisyon ng globule sa maraming mga protina, maaaring makilala ng isa ang magkahiwalay na mga compact na seksyon tungkol sa 10-20 libong dalton ang laki. Ang mga ito ay tinatawag na mga domain. Ang mga rehiyon ng polypeptide chain sa pagitan ng mga domain ay lubos na nababaluktot, upang ang buong istraktura ay maiisip bilang medyo matibay na mga kuwintas ng mga domain na konektado ng nababaluktot na mga intermediate na rehiyon ng pangunahing istraktura.
Maraming mga protina (tinatawag silang oligomeric) ay hindi binubuo ng isa, ngunit ng ilang polypeptide chain. Ang kanilang kumbinasyon ay bumubuo ng quaternary na istraktura ng protina, habang ang mga indibidwal na kadena ay tinatawag na mga subunit. Ang istraktura ng quaternary ay hawak ng parehong mga bono bilang ang tersiyaryo. Ang spatial na pagsasaayos ng isang protina (i.e. ang tertiary at quaternary na istraktura nito) ay tinatawag na conformation.
kanin. apat.
Ang pangunahing paraan para sa pagtukoy ng spatial na istraktura ng mga protina at iba pang biological polymers ay pagsusuri ng x-ray diffraction. AT kamakailang mga panahon mahusay na mga hakbang ang nagawa sa pagmomodelo ng computer ng mga conformation ng protina.
Ang hydrogen, electrostatic at hydrophobic bonds, na lumilikha ng pangalawang, tertiary at quaternary na istruktura ng protina, ay hindi gaanong malakas kaysa sa peptide bond na bumubuo sa pangunahing istraktura. Kapag pinainit, madali silang nawasak, at kahit na ang pangunahing istraktura ng protina ay nananatiling buo, hindi nito magagawa ang mga biological function nito at nagiging hindi aktibo. Ang proseso ng pagkasira ng natural na pagbabago ng isang protina, na sinamahan ng pagkawala ng aktibidad, ay tinatawag na denaturation. Ang denaturation ay sanhi hindi lamang sa pamamagitan ng pag-init, kundi pati na rin ng mga kemikal na sumisira sa mga bono ng pangalawang at tertiary na mga istraktura - halimbawa, urea, na sa mataas na konsentrasyon ay sumisira sa mga bono ng hydrogen sa globule ng protina.
Ang mga disulfide -S-S-bond ay bumubuo ng matibay na "mga bono" na nag-uugnay sa iba't ibang bahagi ng parehong polypeptide chain o iba't ibang chain. Ang mga bono na ito ay naroroon, halimbawa, sa mga keratin, at ang iba't ibang mga keratin ay naglalaman ng iba't ibang halaga ng naturang mga crosslink: buhok at lana - kaunti, mga sungay, mga kuko ng mga mammal at mga shell ng pagong - higit pa.
Ang pangalawang, tersiyaryo at quaternary na istraktura ng isang protina ay tinutukoy ng pangunahing istraktura nito. Depende sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain, ang b-helix o b-structural na mga seksyon ay mabubuo, na pagkatapos ay kusang "magkasya" sa isang tiyak na tertiary na istraktura, at sa ilang mga protina, ang mga indibidwal na chain ay magsasama-sama upang bumuo ng isang quaternary istraktura.
Kung babaguhin mo ang pangunahing istraktura ng isang protina, ang buong conform nito ay maaaring magbago nang malaki. Mayroong isang malubhang namamana na sakit - sickle cell anemia, kung saan ang hemoglobin ay bahagyang natutunaw sa tubig, at ang mga pulang selula ng dugo ay nagiging hugis-karit. Ang sanhi ng sakit ay ang pagpapalit ng isang amino acid lamang sa 574 na bumubuo sa hemoglobin ng tao (glutamic acid, na matatagpuan sa ika-6 na lugar mula sa N-terminus ng isa sa mga kadena ng hemoglobin ng mga normal na tao, ay pinalitan ng valine sa mga pasyente).
Ang proseso ng kusang pagsasama ng mga subunit ng protina sa mga kumplikadong complex na may quaternary na istraktura ay tinatawag na self-assembly. Karamihan sa mga kumplikadong protina na may istrukturang quaternary ay nabuo nang tumpak sa pamamagitan ng pagpupulong sa sarili.
Noong 1980s, natuklasan na hindi lahat ng mga protina at protina complex ay nabuo sa pamamagitan ng self-assembly. Ito ay lumabas na para sa pagbuo ng mga istruktura tulad ng mga nucleosome (mga kumplikadong protina ng histone na may DNA), bacterial villi - pili, pati na rin ang ilang mga kumplikadong enzyme complex, ginagamit ang mga espesyal na protina ng katulong na tinatawag na chaperones. Ang mga chaperone ay hindi bahagi ng nagresultang istraktura, ngunit nakakatulong lamang sa pag-istilo nito.
Ang mga chaperone ay nagsisilbi hindi lamang upang ayusin ang mga kumplikadong complex, ngunit sa ilang mga kaso ay nakakatulong upang wastong tiklop ang isang polypeptide chain. So, kapag na-expose mataas na temperatura sa mga cell, ang bilang ng mga tinatawag na. mga protina ng heat shock. Nagbubuklod sila sa bahagyang na-denatured na mga cellular protein at ibinalik ang kanilang natural na anyo.
Sa loob ng mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang isang protina ay maaaring magkaroon lamang ng isang matatag na pagbabago sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon, ngunit kamakailan ang postulate na ito ay kailangang baguhin. Ang dahilan para sa muling pag-iisip na ito ay ang pagtuklas ng mga pathogens ng tinatawag na. mabagal na impeksyon sa neurological. Ang mga impeksyong ito ay nangyayari sa iba't ibang uri ng mga mammal. Kabilang dito ang sakit ng tupa na "Scrapie", ang sakit ng tao na "Kuru" ("laughing death") at ang kamakailang kahindik-hindik na "rabies of cows". Marami silang pagkakatulad.
Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng malubhang sugat ng central nervous system. Kaya, ang mga taong may kuru ay nakakaranas ng emosyonal na kawalang-tatag sa mga unang yugto ng sakit (ang karamihan ay madalas na tumatawa at nang walang dahilan, ngunit ang ilan ay nasa isang estado ng depresyon o walang motibong pagiging agresibo) at bahagyang incoordination ng mga paggalaw. Sa mga huling yugto, ang mga pasyente ay hindi na makakagalaw hindi lamang, ngunit kahit na umupo nang walang suporta, at kumain din.
Karaniwang nangyayari ang impeksyon sa pamamagitan ng pagkain (paminsan-minsan sa pamamagitan ng dugo). Ang sakit sa mga hayop ay nabuo pagkatapos silang pakainin ng bone meal, na ginawa mula sa mga buto ng mga taong may sakit. Ang Kuru ay isang sakit ng Papuan cannibals, na nakukuha sa pamamagitan ng pagkain ng utak ng mga patay na kamag-anak (ang pagkain sa isa't isa sa kasong ito ay higit na sangay ng pagsamba kaysa pagluluto, ito ay may mahalagang ritwal na kahalagahan).
Ang lahat ng mga sakit na ito ay may napakahabang panahon ng pagpapapisa ng itlog at dahan-dahang umuunlad. Sa utak ng may sakit, mayroong isang pagtitiwalag ng isang hindi matutunaw na konglomerate ng protina. Ang hindi matutunaw na mga filament ng protina ay matatagpuan sa mga vesicle na matatagpuan sa loob ng mga neuron, pati na rin sa extracellular substance. May pagkasira ng mga neuron sa ilang bahagi ng utak, lalo na sa cerebellum.
Nanatili ng mahabang panahon misteryosong kalikasan pathogens ng mga sakit na ito, at noong unang bahagi ng 80s ay natagpuan na ang mga pathogen na ito ay mga espesyal na protina na may molekular na timbang na humigit-kumulang 30 libong dalton. Ang ganitong mga bagay na hanggang ngayon ay hindi alam ng siyensya ay tinatawag na prion.
Napag-alaman na ang prion protein ay naka-encode sa DNA ng host organism. Ang protina ng isang malusog na katawan ay naglalaman ng parehong pagkakasunud-sunod ng amino acid bilang protina ng isang nakakahawang prion particle, ngunit hindi nagiging sanhi ng anumang mga pathological na sintomas. Ang pag-andar ng protina ng prion ay hindi pa rin alam. Ang mga daga, kung saan artipisyal na pinatay ng mga inhinyero ng genetic ang gene para sa protina na ito, ay nabuo nang normal, bagaman mayroon silang ilang mga paglihis sa paggana ng central nervous system (pinakamasamang pag-aaral, mga abala sa pagtulog). AT malusog na katawan ang protina na ito ay matatagpuan sa ibabaw ng mga selula sa maraming organo, higit sa lahat sa utak.
Ito ay naka-out na ang prion protina sa nakakahawang particle ay may ibang conformation kaysa sa normal na mga cell. Naglalaman ito ng mga beta-structural na rehiyon, ay lubos na lumalaban sa panunaw sa pamamagitan ng digestive enzymes at may kakayahang bumuo ng mga hindi matutunaw na aggregates (tila, ang pagtitiwalag ng naturang mga aggregates sa utak ay ang sanhi ng pag-unlad ng neuropathology).
Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang "normal" na anyo ng protina na ito ay nagiging "nagdudulot ng sakit" kung ang cell ay nakipag-ugnayan sa "nagdudulot ng sakit" na protina. Lumalabas na ang protina na "nagdudulot ng sakit" ay "naglililok" sa spatial na istraktura ng "normal" sa sarili nito. Dinidirekta nito ang pag-iimpake nito tulad ng isang matrix, na nagiging sanhi ng paglitaw ng pagtaas ng bilang ng mga molekula sa isang "nagdudulot ng sakit" na conformation at, sa huli, ang pagkamatay ng organismo.
Kung paano eksaktong nangyayari ito ay hindi pa rin alam. Kung paghaluin mo ang mga normal at nakakahawang anyo ng protina ng prion sa isang test tube, walang mga bagong nakakahawang molekula na bubuo. Tila, sa isang buhay na selula ay may ilang mga molekula ng katulong (marahil ay mga chaperone) na nagpapahintulot sa protina ng prion na gawin ang maruming gawain nito.
Ang pagtitiwalag ng hindi matutunaw na mga conglomerates ng protina ay maaari ding maging sanhi ng iba pang hindi magagamot mga sakit sa nerbiyos. Ang Alzheimer's disease ay hindi nakakahawa - ito ay nangyayari sa mga matatanda at senile age sa mga taong may namamana na predisposisyon. Ang mga pasyente ay nakakaranas ng kapansanan sa memorya, pagpapahina ng talino, demensya, at, sa huli, isang kumpletong pagkawala ng mga pag-andar ng isip. Ang dahilan para sa pag-unlad ng sakit ay ang pagtitiwalag sa utak ng tinatawag na. amyloid plaques. Ang mga ito ay binubuo ng isang hindi matutunaw na protina na tinatawag na β-amyloid. Ito ay isang fragment ng amyloid precursor protein, isang normal na protina na nasa lahat ng malusog na tao. Sa mga pasyente, ito ay nahati upang bumuo ng isang hindi matutunaw na amyloid peptide.
Mga mutasyon sa iba't ibang gene sanhi ng pag-unlad ng Alzheimer's disease. Natural, ito ay sanhi ng mga mutasyon sa amyloid precursor protein gene - ang binagong precursor pagkatapos ng cleavage ay bumubuo ng hindi matutunaw na β-amyloid, na bumubuo ng mga plake at sumisira sa mga selula ng utak. Ngunit ang sakit ay nangyayari din kapag mayroong isang mutation sa mga gene ng mga protina na kumokontrol sa aktibidad ng mga protease na pumutol sa protina - ang pasimula ng amyloid. Ito ay hindi lubos na malinaw kung paano ang sakit ay bubuo sa kasong ito: posible na ang normal na precursor protein ay pinutol sa ilang maling lugar, na humahantong sa pag-ulan ng nagresultang peptide.
Napakaaga, ang Alzheimer's disease ay bubuo sa mga pasyente na may Down syndrome - wala silang dalawang kopya ng ika-21 na kromosoma, tulad ng sa lahat ng tao, ngunit tatlo. Ang mga pasyente na may Down syndrome ay may katangiang hitsura at demensya. Ang katotohanan ay ang gene para sa amyloid precursor protein ay matatagpuan sa ika-21 chromosome, ang pagtaas sa dami ng gene ay humahantong sa pagtaas ng dami ng protina, at ang labis na precursor protein ay humahantong sa akumulasyon ng hindi matutunaw na β. -amyloid.
Ang mga protina ay madalas na pinagsama sa iba pang mga molekula. Kaya, ang hemoglobin, na nagdadala ng oxygen sa sistema ng sirkulasyon, ay binubuo ng isang bahagi ng protina - globin, at isang bahagi na hindi protina - heme. Ang Fe2+ ion ay bahagi ng heme. Ang globin ay binubuo ng apat na polypeptide chain. Dahil sa pagkakaroon ng heme na may bakal, ang hemoglobin ay nag-catalyses ng oksihenasyon ng iba't ibang mga organikong sangkap, tulad ng benzidine, na may hydrogen peroxide. Noong nakaraan, ang reaksyong ito na tinatawag na "benzidine test" ay ginamit sa forensic medikal na pagsusuri upang makita ang mga bakas ng dugo.
Ang ilang mga protina ay kemikal na nauugnay sa carbohydrates at tinatawag na glycoproteins. Marami sa mga protina na itinago ng isang selula ng hayop ay mga glycoprotein, tulad ng transferrin at mga immunoglobulin na kilala mula sa mga naunang seksyon. Gayunpaman, ang gelatin, bagaman ito ay isang produkto ng hydrolysis ng sikretong collagen protein, ay halos walang idinagdag na carbohydrates. Sa loob ng cell, ang mga glycoprotein ay hindi gaanong karaniwan.
Sa pagsasanay sa laboratoryo, maraming mga pamamaraan ang ginagamit upang matukoy ang konsentrasyon ng protina. Sa pinakasimpleng sa kanila, ginagamit ang isang biuret reagent - isang alkaline na solusyon ng isang divalent na asin na tanso. Sa isang alkaline na kapaligiran, ang ilan sa mga peptide bond sa molekula ng protina ay nagbabago sa anyo ng enol, na bumubuo ng mga pulang-kulay na complex na may bivalent na tanso. Ang isa pang karaniwang reaksyon ng protina ay ang mantsa ng Bradford. Sa panahon ng reaksyon, ang mga molekula ng isang espesyal na tina ay nagbubuklod sa globule ng protina, na nagiging sanhi biglang pagbabago kulay - mula sa isang maputlang kayumanggi solusyon ay nagiging maliwanag na asul. Ang pangulay na ito - "Coomassie bright blue" - ay dating ginamit sa pagkulay ng lana (at ang lana, tulad ng alam mo, ay binubuo ng keratin protein). Sa wakas, upang matukoy ang konsentrasyon ng isang protina, maaaring gamitin ng isa ang kakayahang sumipsip ilaw ng ultraviolet na may wavelength na 280 nm (ito ay hinihigop ng aromatic amino acids na phenylalanine, tyrosine at tryptophan). Paano mas malakas na solusyon sumisipsip ng gayong ultraviolet, mas maraming protina ang nilalaman nito.
Mga ardilya(kasingkahulugan mga protina) - mataas na molekular na timbang nitrogenous mga organikong compound, na mga polimer ng mga amino acid. Ang mga protina ay ang pangunahing at kinakailangang bahagi ng lahat ng mga organismo.
Ang tuyong bagay ng karamihan sa mga organo at tisyu ng mga tao at hayop, gayundin ng karamihan sa mga mikroorganismo, ay pangunahing binubuo ng mga protina. Ang mga sangkap ng protina ay sumasailalim sa pinakamahalagang proseso ng buhay. Kaya, halimbawa, ang mga proseso ng metabolic (pantunaw, paghinga, paglabas, atbp.) Ay ibinibigay ng aktibidad ng mga enzyme (tingnan), na mga protina sa kalikasan. Kasama rin sa mga protina ang mga contractile na istruktura na sumasailalim sa paggalaw, halimbawa, ang contractile protein ng mga kalamnan (actomyosin), sumusuporta sa mga tisyu ng katawan (collagen ng mga buto, cartilage, tendons), integuments ng katawan (balat, buhok, kuko, atbp.) , na pangunahing binubuo ng mga collagens, elastins, keratins, pati na rin ang mga toxin, antigens at antibodies, maraming hormones at iba pang biologically important substances.
Ang papel na ginagampanan ng mga protina sa isang buhay na organismo ay binibigyang-diin na ng kanilang mismong pangalan na "mga protina" (Greek protos una, pangunahin), iminungkahi ni Mulder (G. J. Mulder, 1838), na natuklasan na ang mga tisyu ng mga hayop at halaman ay naglalaman ng mga sangkap na kahawig ng puti ng itlog. sa kanilang mga ari-arian. Unti-unti, itinatag na ang mga protina ay isang malawak na klase ng magkakaibang mga sangkap, na binuo ayon sa parehong plano. Napansin ang pinakamahalagang kahalagahan ng mga protina para sa mga proseso ng buhay, tinukoy ni Engels na ang buhay ay isang paraan ng pagkakaroon ng mga katawan ng protina, na binubuo sa patuloy na pag-renew ng sarili ng kemikal. mga bahaging bumubuo ang mga katawan na ito.
Kemikal na komposisyon at istraktura ng mga protina
Ang mga protina ay naglalaman sa average ng tungkol sa 16% nitrogen. Sa kumpletong hydrolysis nasira ang mga protina sa pagdaragdag ng tubig sa mga amino acid (tingnan). Ang mga molekula ng protina ay mga polimer na binubuo ng mga nalalabi ng humigit-kumulang 20 iba't ibang amino acid na kabilang sa natural na L-series, iyon ay, pagkakaroon ng parehong alpha-carbon atom configuration, bagaman ang kanilang optical rotation ay maaaring hindi pareho at hindi palaging nakadirekta sa parehong direksyon. Ang komposisyon ng amino acid ng iba't ibang mga protina ay hindi pareho at nagsisilbi ang pinakamahalagang katangian ng bawat protina, pati na rin ang criterion ng nutritional value nito (tingnan ang seksyong Proteins in Nutrition). Ang ilang mga protina ay maaaring kulang sa ilang mga amino acid. Halimbawa, ang mga protina ng mais, zein, ay hindi naglalaman ng lysine o tryptophan. Ang iba pang mga protina, sa kabilang banda, ay napakayaman sa mga indibidwal na amino acid. Kaya, salmon protamine - salmin ay naglalaman ng higit sa 80% arginine, sutla fibroin - tungkol sa 40% glycine (ang amino acid komposisyon ng ilang mga protina ay ipinakita sa Talahanayan 1).
Talahanayan 1. AMINO ACID COMPOSITION NG ILANG PROTEINS (sa porsyento ng timbang ng mga amino acid ng protina)
|
Mga amino acid |
Salmin |
insulin ng baka |
Hemoglobin mga kabayo |
bovine serum albumin |
Keratin lana |
silk fibroin |
Zein |
|
Alanine |
1,12 |
7,40 |
6,25 |
4,14 |
29,7 |
10,52 |
|
|
Glycine |
2,95 |
5,60 |
1,82 |
6,53 |
43,6 |
||
|
Valine |
3,14 |
7,75 |
9,10 |
5,92 |
4,64 |
3,98 |
|
|
Leucine |
13,2 |
15,40 |
12,27 |
11,3 |
0,91 |
21,1 |
|
|
Isoleucine |
1,64 |
2,77 |
2,61 |
11,3 |
|||
|
Proline |
5,80 |
2,02 |
3,90 |
4,75 |
0,74 |
10,53 |
|
|
Phenylalanine |
8,14 |
7,70 |
6,59 |
3,65 |
3,36 |
||
|
Tyrosine |
12,5 |
3,03 |
5,06 |
4,65 |
12,8 |
5,25 |
|
|
tryptophan |
1,70 |
0,68 |
|||||
|
Matahimik |
5,23 |
5,80 |
4,23 |
10,01 |
16,2 |
7 ,05 |
|
|
Threonine |
2,08 |
4 ,36 |
5,83 |
6,42 |
3,45 |
||
|
Cystine/2 |
12,5 |
0,45 |
5,73 |
11 ,9 |
0,83 |
||
|
Methionine |
0,81 |
2,41 |
|||||
|
Arginine |
85,2 |
3,07 |
3,65 |
5,90 |
10,04 |
1,71 |
|
|
Histidine |
5,21 |
8,71 |
0,36 |
1 ,32 |
|||
|
Lysine |
2,51 |
8,51 |
12,82 |
2,76 |
0,68 |
||
|
Aspartic acid |
6,80 |
10,60 |
10,91 |
2,76 |
4,61 |
||
|
Glutamic acid |
18,60 |
8,50 |
16,5 |
14,1 |
2,16 |
29,6 |
Sa hindi kumpleto (karaniwang enzymatic) hydrolysis ng mga protina, bilang karagdagan sa mga libreng amino acid, isang bilang ng mga sangkap na may medyo maliit na molekular na timbang, na tinatawag na peptides (tingnan) at polypeptides, ay nabuo. Sa mga protina at peptides, ang mga residue ng amino acid ay magkakaugnay ng tinatawag na peptide (acid-amide) bond na nabuo ng carboxyl group ng isang amino acid at ng amino group ng isa pang amino acid:
Depende sa bilang ng mga amino acid, ang mga naturang compound ay tinatawag na di-, tri-, tetrapeptides, atbp., halimbawa:
Mahabang peptide chain (polypeptides), na binubuo ng sampu at daan-daang mga residue ng amino acid, ang bumubuo sa batayan ng istraktura ng isang molekula ng protina. Maraming mga protina ang binubuo ng isang solong polypeptide chain, habang ang ibang mga protina ay may dalawa o higit pang polypeptide chain na magkakaugnay upang bumuo ng isang mas kumplikadong istraktura. Ang mahabang polypeptide chain ng parehong komposisyon ng amino acid ay maaaring magbigay ng isang malaking bilang ng mga isomer dahil sa iba't ibang pagkakasunud-sunod ng mga indibidwal na residues ng amino acid (tulad ng maaari kang bumuo ng maraming 20 titik ng alpabeto). iba't ibang salita at ang kanilang mga kumbinasyon). Dahil ang iba't ibang mga amino acid ay maaaring maging bahagi ng polypeptides sa iba't ibang ratios, ang bilang ng mga posibleng isomer ay nagiging halos walang hanggan, at para sa bawat indibidwal na protina ang pagkakasunud-sunod ng amino acid sa mga polypeptide chain ay katangian at natatangi. Tinutukoy ng sequence ng amino acid na ito ang pangunahing istraktura ng protina, na tinutukoy naman ng kaukulang sequence ng deoxyribonucleotides sa mga structural genes ng DNA. ibinigay na organismo. Sa ngayon, ang pangunahing istraktura ng maraming mga protina, pangunahin ang mga hormone ng protina, mga enzyme, at ilang iba pang mga biologically active na protina, ay pinag-aralan. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid ay tinutukoy ng enzymatic hydrolysis ng mga likod at pagkuha ng tinatawag na mga peptide na mapa gamit ang two-dimensional chromatography (tingnan) at electrophoresis (tingnan). Ang bawat peptide ay sinusuri para sa mga terminal na amino acid bago at pagkatapos ng paggamot na may aminopolypeptidase - isang partikular na enzyme na sunud-sunod na nag-alis ng mga amino-terminal (N-terminal) amino acid, at isang carboxypolypeptidase na nag-cleaves ng carboxy-terminal (C-terminal) amino acids. Upang matukoy ang N-terminal amino acids, ginagamit ang mga reagents na pinagsama sa libreng amino group ng terminal amino acid. Kadalasan, ginagamit ang dinitrofluorobenzene (1-fluoro-2,4-dinitrobenzene), na nagbibigay ng dinitrophenyl derivative na may N-terminal amino acid, na maaaring matukoy pagkatapos ng hydrolysis at chromatographic separation ng hydrolyzate. Kasama ng dinitrofluorobenzene na iminungkahi ni F. Sanger, ginagamit din ang paggamot ni P. Edman na may phenylisothiocyanate. Sa kasong ito, ang phenylthiohydantoin ay nabuo kasama ang terminal amino acid, na madaling matanggal mula sa polypeptide chain at maaaring makilala. Upang matukoy ang C-terminal amino acids, ginagamit ang pag-init ng peptide sa acetic anhydride na may ammonium thiocyanate. Bilang resulta ng condensation, ang isang thiohydantoin ring ay nakuha, na kinabibilangan ng isang terminal amino acid radical, na kung saan ay madaling matanggal mula sa peptide at ang karakter ng C-terminal amino acid ay naitatag. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina ay itinatag sa batayan ng pagkakasunud-sunod ng mga peptides na nakuha gamit ang iba't ibang mga enzyme at isinasaalang-alang ang pagtitiyak ng bawat enzyme na nag-cleave sa protina sa peptide bond na nabuo ng isang tiyak na amino acid. Kaya, ang pagpapasiya ng pangunahing istraktura ng isang protina ay isang napakaingat at napakahabang gawain. Natagpuan matagumpay na aplikasyon iba't ibang pamamaraan direktang pagpapasiya ng pagkakasunud-sunod ng amino acid gamit ang X-ray diffraction analysis (tingnan) o sa pamamagitan ng mass spectrometry (tingnan ang) peptide derivatives na nakuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng protina ng iba't ibang mga enzyme.
Sa spatially, ang mga polypeptide chain ay kadalasang bumubuo ng helical configuration na pinagsasama-sama ng hydrogen bonds at bumubuo ng pangalawang istraktura ng protina. Ang pinakakaraniwan ay ang tinatawag na a-helix, kung saan mayroong 3.7 amino acid residues bawat pagliko.
Ang hiwalay na mga residue ng amino acid sa pareho o sa iba't ibang polypeptide chain ay maaaring magkakaugnay gamit ang disulfide o ether bond. Kaya, sa molekula ng insulin monomer (Larawan 1), ang cysteine residues 6 at 11 ng A chain at cysteine resdues 7 at 20 ng A chain, ayon sa pagkakabanggit, na may cysteine residues 7 at 19 ng B Ang chain ay konektado sa pamamagitan ng disulfide bond. Ang ganitong mga bono ay nagbibigay sa polypeptide chain, na kadalasang may mga coiled at non-coiled section, isang tiyak na conformation, na tinatawag na tertiary structure ng protina.
kanin. 1. Diagram ng sequence ng amino acid sa bovine insulin monomer molecule. Sa itaas - chain A, sa ibaba - chain B. Ang mga naka-bold na linya ay nagpapahiwatig ng mga disulfide bond; sa mga bilog - pinaikling pangalan ng mga amino acid.
Ang quaternary na istraktura ng isang protina ay tumutukoy sa pagbuo ng mga complex mula sa monomeric na mga molekula ng protina. Kaya, halimbawa, ang isang molekula ng hemoglobin ay binubuo ng apat na monomer (dalawang alpha chain at dalawang beta chain). Ang quaternary na istraktura ng enzyme lactate dehydrogenase ay isang tetramer na binubuo ng 4 na monomeric na molekula. Ang mga monomer na ito ay may dalawang uri: H, katangian ng kalamnan ng puso, at M, katangian ng kalamnan ng kalansay. Alinsunod dito, mayroong 5 magkakaibang isoenzymes ng lactate dehydrogenase, na mga tetramer mula sa magkakaibang kumbinasyon ng dalawang monomer na ito - HHHH, HHHM, HHMM, HMMM at MMMM. Tinutukoy ng istruktura ng isang protina ang mga biological na katangian nito, at kahit na ang isang maliit na pagbabago sa conformation ay maaaring magkaroon ng napakalaking epekto sa aktibidad ng enzymatic o iba pang biological na katangian ng protina. Gayunpaman, ang karamihan kahalagahan ay may pangunahing istraktura ng isang protina, na tinutukoy ng genetic at madalas na tinutukoy ang mas mataas na istruktura ng isang ibinigay na protina. Ang pagpapalit ng kahit na isang solong amino acid residue sa isang polypeptide chain na binubuo ng daan-daang amino acid ay maaaring makabuluhang baguhin ang mga katangian ng isang naibigay na protina at kahit na ganap na alisin ito ng biological na aktibidad. Kaya, halimbawa, ang hemoglobin na matatagpuan sa mga erythrocytes sa sickle cell anemia ay naiiba sa normal na hemoglobin A lamang sa pamamagitan ng pagpapalit ng glutamic acid residue sa ika-6 na posisyon ng p-chain na may valine residue, iyon ay, sa pamamagitan ng pagpapalit lamang ng isa sa 287 amino mga acid. Gayunpaman, ang kapalit na ito ay sapat na para sa binagong hemoglobin na magkaroon ng matinding pagkagambala sa solubility at sa malaking lawak ay nawawala ang pangunahing tungkulin nito sa pagdadala ng oxygen sa mga tisyu. Sa kabilang banda, sa isang mahigpit na tinukoy na istraktura ng insulin (Larawan 1), ang likas na katangian ng mga residue ng amino acid sa mga posisyon 8, 9, at 10 ng A chain (sa pagitan ng dalawang cysteine residues) ay tila hindi makabuluhan. , dahil ang tatlong residues na ito ay may tiyak na pagtitiyak; sa bovine insulin ang mga ito ay kinakatawan ng pagkakasunod-sunod na ala-ser-val, sa tupa - ala-gli-val, sa kabayo - tre-gli-ile, at sa insulin ng tao, baboy at balyena - tre-ser-ile.
Mga katangian ng physiochemical
Ang molekular na timbang ng karamihan sa mga protina ay mula 10-15 libo hanggang 100 libo, gayunpaman, may mga protina na may molekular na timbang na 5-10 libo at ilang milyon. Karaniwan, ang mga polypeptide na may timbang na molekular sa ibaba 5 libo ay tinutukoy bilang mga peptide. Karamihan sa mga likidong protina at mga tisyu ng katawan (halimbawa, mga protina ng dugo, itlog, atbp.) ay natutunaw sa tubig o sa mga solusyon sa asin. Ang mga protina ay karaniwang nagbibigay ng mga opalescent na solusyon na kumikilos tulad ng mga colloid. Ang pagkakaroon ng maraming hydrophilic group sa komposisyon nito, ang mga protina ay madaling nagbubuklod ng mga molekula ng tubig at nasa mga tisyu sa isang hydrated na estado, na bumubuo ng mga solusyon o gel. Maraming mga protina ay mayaman sa hydrophobic residues at hindi matutunaw sa karaniwang mga solvents ng protina. Ang ganitong mga protina (halimbawa, connective tissue collagen at elastin, silk fibroin, buhok at kuko keratins) ay fibrillar sa kalikasan, at ang kanilang mga molekula ay pinahaba sa mahabang mga hibla. Ang mga natutunaw na protina ay karaniwang kinakatawan ng mga nakapulupot, globular na molekula. Gayunpaman, ang paghahati ng mga protina sa globular at fibrillar ay hindi ganap, dahil ang ilang mga protina (halimbawa, muscle actin) ay nakakapag-reversibly transform mula sa isang globular configuration patungo sa isang fibrillar, depende sa mga kondisyon sa kapaligiran.
Tulad ng mga amino acid, ang mga protina ay tipikal na amphoteric electrolytes (tingnan ang Ampholytes), ibig sabihin, binabago nila ang kanilang electrical charge depende sa pH ng medium. Sa isang electric field, ang mga protina ay lumilipat patungo sa anode o cathode, depende sa tanda ng electric charge ng molekula, na tinutukoy pareho ng mga katangian ng ibinigay na protina at ng pH ng medium. Ang paggalaw na ito sa isang electric field, na tinatawag na electrophoresis, ay ginagamit para sa analytical at preparative separation ng mga protina, na karaniwang naiiba sa kanilang electrophoretic mobility. Sa isang tiyak na pH, na tinatawag na isoelectric point (tingnan), na hindi pareho para sa iba't ibang mga protina, ang bilang ng mga positibo at negatibong singil ng molekula ay katumbas ng bawat isa, at ang molekula sa kabuuan ay neutral sa kuryente at hindi lumipat sa isang electric field. Ang pag-aari na ito ng protina ay ginagamit para sa kanilang paghihiwalay at paglilinis sa pamamagitan ng isoelectric na pagtutok, na binubuo sa electrophoresis ng protina sa isang pH gradient na nilikha ng isang sistema ng mga solusyon sa buffer. Sa kasong ito, posible na pumili ng isang pH na halaga kung saan ang nais na protina ay namuo (dahil ang solubility ng protina sa isoelectric point ay ang pinakamababa), at karamihan sa mga "contaminating" na protina ay nananatili sa solusyon.
Bilang karagdagan sa pH, ang solubility ng mga protina ay nakasalalay nang malaki sa presensya at konsentrasyon ng mga asing-gamot sa solusyon. Ang mataas na konsentrasyon ng mga asing-gamot ng mga monovalent na kasyon (ang ammonium sulphate ay kadalasang ginagamit) ay namuo sa karamihan ng mga protina. Ang mekanismo ng naturang pag-ulan (salting out) ay binubuo sa pagbubuklod ng mga asin ng tubig sa pamamagitan ng mga ions, na bumubuo ng isang hydrated shell ng mga molekula ng protina. Dahil sa dehydration, ang solubility ng mga protina ay bumababa at sila ay namuo. Ang mekanismo ng pag-ulan ng mga protina na may alkohol at acetone ay pareho. Ang pag-ulan ng protina sa pamamagitan ng pag-aasin o mga organikong likidong nahalo sa tubig ay ginagamit upang paghiwalayin at paghiwalayin ang mga protina habang pinapanatili ang kanilang mga natural (katutubong) katangian. Sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ng pag-ulan, ang mga protina ay maaaring makuha sa mala-kristal na anyo at mahusay na nadalisay mula sa iba pang mga protina at hindi protina na mga dumi. Ang ilang mga pamamaraan ng ganitong uri ay ginagamit upang makakuha ng mala-kristal na paghahanda ng maraming mga enzyme o iba pang mga protina. Ang pag-init ng mga solusyon sa protina sa isang mataas na temperatura, pati na rin ang pag-ulan ng protina na may mga asing-gamot ng mabibigat na metal o puro acids, lalo na ang trichloroacetic, sulfosalicylic, at chloric acid, ay humahantong sa protina coagulation (coagulation) at pagbuo ng isang hindi matutunaw na namuo. Sa ilalim ng gayong mga impluwensya, ang mga molekula ng labile protein ay nagde-denature, nawawala ang kanilang mga biological na katangian, sa partikular na aktibidad ng enzymatic, at nagiging hindi matutunaw sa paunang solvent. Sa panahon ng denaturation, ang katutubong pagsasaayos ng molekula ng protina ay nagambala, at ang mga polypeptide chain ay bumubuo ng mga random na tangle.
Sa panahon ng ultracentrifugation, ang mga protina ay idineposito sa field ng acceleration puwersang sentripugal sa bilis na higit na nakasalalay sa laki ng mga particle ng protina. Alinsunod dito, upang matukoy ang mga molekular na timbang ng mga protina, ang pagpapasiya ng mga constant ng sedimentation sa isang ultracentrifuge, pati na rin ang rate ng pagsasabog ng mga protina, ang kanilang pagsasala sa pamamagitan ng mga molecular sieves, ang pagpapasiya ng electrophoretic mobility sa panahon ng electrophoresis sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, at ilang iba pang mga pamamaraan. ay ginamit.
Mga pamamaraan para sa pagtuklas at pagpapasiya ng mga protina
Ang mga qualitative na reaksyon sa mga protina ay batay sa kanilang mga katangiang physicochemical o sa ilang mga reaksyon. mga grupo ng kemikal sa isang molekula ng protina. Gayunpaman, dahil ang isang molekula ng protina ay naglalaman ng isang malaking bilang ng iba't ibang mga grupo ng kemikal, ang reaktibiti ng mga protina ay napakataas at wala sa mga qualitative na reaksyon sa mga protina ay mahigpit na tiyak. Ang konklusyon tungkol sa pagkakaroon ng isang protina ay maaari lamang gawin batay sa isang kumbinasyon ng isang bilang ng mga reaksyon. Kapag sinusuri mga biyolohikal na likido, halimbawa, ihi, kung saan ilang mga protina lamang ang maaaring lumitaw at alam kung aling mga sangkap ang maaaring makagambala sa reaksyon, kahit isang reaksyon ay sapat na upang maitaguyod ang pagkakaroon o kawalan ng mga protina. Ang mga reaksyon ng protina ay nahahati sa mga reaksyon ng pag-ulan at mga reaksyon ng kulay. Kasama sa una ang precipitation na may concentrated acid, at sa clinical practice, ang precipitation na may nitric acid ang kadalasang ginagamit. Ang isang katangian na reaksyon ay din ang pag-ulan ng mga protina na may sulfosalicylic o trichloroacetic acid (ang huli ay madalas na ginagamit hindi lamang upang makita ang mga protina, kundi pati na rin upang palayain ang mga likido mula sa mga protina). Ang pagkakaroon ng mga protina ay maaari ding makita sa pamamagitan ng coagulation habang kumukulo sa isang bahagyang acidic na daluyan, sa pamamagitan ng pag-ulan na may alkohol, acetone, at isang bilang ng iba pang mga reagents. Sa mga reaksyon ng kulay, ang reaksyon ng biuret ay napaka katangian (tingnan) - paglamlam ng violet na may mga tansong ion sa isang alkaline na daluyan. Ang reaksyong ito ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga peptide bond sa mga protina na bumubuo ng isang kulay na kulay na may tanso. kumplikadong tambalan. Ang pangalan ng biuret reaction ay nagmula sa heating product ng biuret urea (H 2 N-CO-NH-CO-NH 2), na siyang pinakasimpleng compound na nagbibigay ng reaksyong ito. Ang reaksyon ng Xantoprotein (tingnan) ay binubuo sa dilaw na paglamlam ng protina na namuo kapag nalantad sa puro nitric acid. Lumilitaw ang pangkulay dahil sa pagbuo ng mga produkto ng nitrasyon ng mga aromatic amino acid na bumubuo sa molekula ng protina. Ang reaksyon ng Millon ay nagbibigay ng maliwanag na pulang kulay na may mga mercury salt at nitrous acid sa isang acidic na daluyan. Sa pagsasagawa, ang nitric acid ay karaniwang ginagamit, na palaging naglalaman ng isang maliit na admixture ng nitrous acid. Ang reaksyon ay tiyak sa phenolic radical ng tyrosine at samakatuwid ay nangyayari lamang sa mga protina na naglalaman ng tyrosine. Ang reaksyon ng Adamkevich ay dahil sa tryptophan radical. Nagbibigay ito ng kulay violet sa puro sulfuric acid na may acetic acid (tingnan ang Adamkevich reaction). Ang reaksyon ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng acetic acid ng iba't ibang aldehydes. Kapag gumagamit ng acetic acid, ang reaksyon ay dahil sa glyoxylic acid na nakapaloob sa acetic acid bilang isang karumihan. Sa dami, ang mga protina ay karaniwang tinutukoy ng protina nitrogen, iyon ay, sa pamamagitan ng nilalaman ng kabuuang nitrogen sa precipitate ng mga protina, na hinuhugasan mula sa mababang molekular na timbang na mga sangkap na natutunaw sa precipitant. Ang nitrogen sa mga biochemical na pag-aaral at klinikal na pagsusuri ay karaniwang tinutukoy ng pamamaraang Kjeldahl (tingnan ang pamamaraang Kjeldahl). Ang kabuuang nilalaman ng protina sa mga likido ay madalas na tinutukoy ng mga pamamaraang colorimetric, na batay sa iba't ibang mga pagbabago ng reaksyon ng biuret. Ang pamamaraang Lauri ay kadalasang ginagamit, kung saan ang reagent ng Folin para sa tyrosine ay ginagamit kasabay ng reaksyon ng biuret (tingnan ang pamamaraan ng Lauri).
Pag-uuri ng protina
Dahil sa medyo malaking sukat ng mga molekula ng protina, ang pagiging kumplikado ng kanilang istraktura, at ang kakulangan ng sapat na tumpak na data sa istraktura ng karamihan sa mga protina, wala pa ring makatuwirang pag-uuri ng kemikal ng mga protina. Ang umiiral na pag-uuri ay higit sa lahat ay may kondisyon at binuo pangunahin sa batayan ng mga katangian ng physicochemical ng mga protina, mga mapagkukunan ng kanilang produksyon, biological na aktibidad at iba pang, madalas na random, mga tampok. Oo, sa pamamagitan ng pisikal at kemikal na mga katangian ang mga protina ay nahahati sa fibrillar at globular, hydrophilic (natutunaw) at hydrophobic (hindi matutunaw), atbp. Ayon sa pinagmulan ng produksyon, ang mga protina ay nahahati sa hayop, gulay at bacterial; sa mga protina ng kalamnan, tisyu ng nerbiyos, suwero ng dugo, atbp.; sa biological na aktibidad - sa mga protina-enzymes. protina-hormone, istruktura. Mga protina, contractile protein, antibodies, atbp. Gayunpaman, dapat tandaan na dahil sa di-kasakdalan ng klasipikasyon mismo, gayundin dahil sa pambihirang pagkakaiba-iba ng mga protina, marami sa mga indibidwal na protina ay hindi maaaring italaga sa alinman sa mga mga pangkat na inilarawan dito.
Ang lahat ng mga protina ay karaniwang nahahati sa simple, o mga protina (mga tamang protina), at kumplikado, o mga protina (mga kumplikado ng mga protina na may mga non-protein compound). Ang mga simpleng protina ay mga polimer ng mga amino acid lamang; kumplikado, bilang karagdagan sa mga residu ng amino acid, ay naglalaman din ng hindi protina, na tinatawag na mga prosthetic na grupo.
Sa mga simpleng protina (protina) albumin (tingnan), globulin (tingnan) at isang bilang ng iba pang mga protina ay nakikilala.
Albumin - madaling natutunaw na mga globular na protina (halimbawa, serum o egg white albumin); matunaw sa tubig at mga solusyon sa asin na may pag-ulan lamang kapag ang solusyon ay puspos ng ammonium sulfate.
Ang mga globulin ay naiiba sa mga albumin dahil ang mga ito ay hindi matutunaw sa tubig at namuo kapag ang solusyon ay kalahating puspos ng ammonium sulfate. Ang mga globulin ay may mas mataas na molekular na timbang kaysa sa mga albumin at kung minsan ay naglalaman ng mga grupo ng carbohydrate sa kanilang komposisyon.
Kasama rin sa mga protina ang mga protina ng gulay - mga prolamin (tingnan), na kadalasang matatagpuan kasama ng glutelins (tingnan) sa mga buto ng cereal (rye, trigo, barley, atbp.), na bumubuo sa karamihan ng gluten. Ang mga protina na ito ay natutunaw sa 70-80% na alkohol at hindi matutunaw sa tubig; mayaman sila sa proline at glutamic acid residues. Kasama rin sa mga prolamin ang wheat gliadin, corn zein, at barley hordein.
Ang mga scleroprotein (proteinond, albuminoids) ay mga istrukturang protina na hindi matutunaw sa tubig, sa diluted na alkalis, acids at saline solution. Kabilang dito ang mga fibrillar protein, pangunahin sa pinagmulan ng hayop, na lubos na lumalaban sa panunaw ng mga digestive enzymes. Ang mga protina na ito ay nahahati sa mga protina ng connective tissue: collagen (tingnan) at elastin (tingnan); mga protina ng integument - buhok, kuko at hooves, epidermis - keratins (tingnan), na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na nilalaman asupre sa anyo ng isang residue ng amino acid - cystine; mga protina ng cocoons at iba pang mga lihim ng mga glandula ng sutla ng mga insekto (halimbawa, mga pakana) - fibroin (tingnan), na binubuo ng higit sa kalahati ng mga nalalabi ng glycine at alanine.
Ang isang espesyal na grupo ng mga protina ay binubuo ng mga protamine (tingnan) - medyo mababa ang molekular na timbang na mga protina ng isang pangunahing likas na katangian (hindi tulad ng mga albumin, globulin at iba pang mga protina ng tissue na karaniwang may isoelectric point sa isang bahagyang acidic na kapaligiran). Ang mga protamine ay matatagpuan sa semilya ng ilang isda at iba pang mga hayop at binubuo ng higit sa kalahating diaminomonocarboxylic acid. Kaya, ang herring protamines - lupein at salmon - salmin ay naglalaman ng halos 80% arginine. Ang iba pang mga protamine ay naglalaman, bilang karagdagan sa arginine, din ng lysine o lysine at histidine.
kanin. 2. Pangkalahatang pamamaraan ng biosynthesis ng protina. Ang mga amino acid (1), na nakikipag-ugnayan sa ATP, ay isinaaktibo, na bumubuo ng aminoacyladenylates (2); ang huli, sa ilalim ng pagkilos ng enzyme aminoacyl-tRNA synthetase, ay konektado sa paglilipat ng mga RNA, o tRNAs (3), at sa anyo ng aminoacyl-tRNA complex (4) ay pumasok sa mga ribosome na konektado sa mRNA, o polysomes (5) . Ang mga polysome ay nabuo sa pamamagitan ng paglakip sa mRNA muna ng isang maliit na subunit (6), at pagkatapos ay isang malaking subunit (7) ng mga ribosom. Sa ribosome (8) na konektado sa mRNA, dalawang aminoacyl-tRNA ang nakakabit sa mRNA, bilang resulta kung saan nabuo ang isang peptide bond sa pagitan nila. Kaya, ang paglago ng polypeptide chain (9) ay nangyayari, na kung saan ay inilabas sa pagkumpleto ng kanyang synthesis (10) at higit pang transformed sa isang protina (11).
Ang biosynthesis ng protina ay nagpapatuloy sa lahat ng mga selula ng mga nabubuhay na organismo at tinitiyak ang pag-renew ng mga protina ng katawan, mga proseso ng metabolic at ang kanilang regulasyon, pati na rin ang paglaki at pagkakaiba-iba ng mga organo at tisyu. Ang mga protina ay na-synthesize sa mga tisyu mula sa mga libreng amino acid na may partisipasyon ng mga nucleic acid (tingnan). Ang proseso ng biosynthesis ng protina ay nagpapatuloy sa pagkonsumo ng enerhiya na naipon sa anyo ng ATP (tingnan ang Adenosine Phosphoric Acids). Sa panahon ng biosynthesis ng mga protina, ang pagbuo ng ilang mga protina ng isang mahigpit na tiyak na istraktura ay natiyak, na naka-encode sa mga istrukturang gene (cistrons) ng deoxyribonucleic acid, na matatagpuan pangunahin sa chromatin ng cell nuclei (tingnan ang Genetic code). Ang impormasyon na tumutukoy sa pangunahing istraktura ng mga protina ay ipinapadala sa espesyal na uri ribonucleic acids (RNA), na tinatawag na impormasyon, o matrix, RNA (mRNA), sa anyo ng isang pantulong na nucleotide sequence. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon. Pinagsasama ng mRNA ang mga ribosom (tingnan), na mga butil ng ribonucleoprotein, higit sa kalahati ay binubuo ng isang espesyal na ribosomal RNA (rRNA), na na-synthesize din sa mga espesyal na cistron (genes) ng DNA. Ang mga ribosome ay binubuo ng dalawang subparticle, kung saan sila ay maaaring baligtarin na maghiwalay na may pagbawas sa konsentrasyon ng mga magnesium ions. Ang malalaki at maliliit na subparticle ng ribosome ay naglalaman ngunit isang molekula ng RNA na may molekular na timbang na humigit-kumulang 1.7×10 6 at 0.7×10 6, ayon sa pagkakabanggit, at ilang sampu ng mga molekula ng protina. Ang pagkakaroon ng pinagsama sa mga ribosom, ang mRNA ay bumubuo ng mga polyribosomes, o polysomes, kung saan nagaganap ang synthesis ng mga polypeptide chain na bumubuo sa pangunahing istraktura ng mga protina. Bago kumonekta sa mga ribosom, ang mga amino acid ay isinaaktibo, pagkatapos ay pinagsama ang mga ito sa mga low-polymeric carrier RNA, o paglilipat ng mga RNA (tRNA) sa anyo ng mga complex, kung saan sila pumapasok sa mga ribosome. Ang pangkalahatang pamamaraan ng biosynthesis ng protina ay ipinapakita sa fig. 2.
Ang pag-activate ng mga amino acid ay nangyayari kapag nakikipag-ugnayan sila sa ATP sa pagbuo ng aminoacyl adenylate at ang pagpapalabas ng pyrophosphate: amino acid + ATP \u003d aminoacyl adenylate + pyrophosphate. Ang Aminoacyladenylate ay isang halo-halong anhydride na nabuo ng phosphoric acid residue ng adenosine monophosphate at ang carboxyl group ng amino acid, at ito ang activated form ng amino acid. Mula sa aminoacyladenylate, ang residue ng amino acid ay inililipat sa isang tiyak na tRNA para sa bawat amino acid, at pumapasok sa mga ribosom bilang aminoacyl-tRNA. Ang pagbuo ng aminoacyladenylate at ang paglipat ng isang amino acid residue sa tRNA ay catalyzed ng parehong enzyme (aminoacyladenylate synthetase, o aminoacyl-tRNA synthetase), na mahigpit na tiyak para sa bawat amino acid at bawat tRNA. Ang lahat ng tRNA ay may medyo maliit na molekular na timbang (mga 25,000) at naglalaman ng mga 80 nucleotides. Mayroon silang tulad-cloverleaf na cruciform na pagsasaayos, na ang nucleotide chain ay bumubuo ng isang double-stranded na istraktura na hawak ng mga complementary base at nagiging single-stranded lamang sa rehiyon ng mga loop. Ang simula ng chain ng nucleotide, kadalasang kinakatawan ng isang 5"-guanyl nucleotide, ay matatagpuan malapit sa terminal, madalas na nagpapalitan ng grupo ng dalawang residues ng cytidilic acid at adenosine na may libreng 3"-OH group, kung saan ang residue ng amino acid ay kalakip. Sa loop na matatagpuan sa tapat na dulo ng tRNA molecule, mayroong isang triplet ng mga base na pantulong sa triplet na pag-encode ng ibinigay na amino acid (codon) at tinatawag na anticodon. Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng maraming tRNA ay naitatag na, at ang kanilang kumpletong istraktura ay kilala rin.
Ang isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng amino acid sa pangunahing istraktura ng synthesized polypeptide chain ay ibinibigay ng impormasyong naitala sa mRNA nucleotide sequence, na sumasalamin sa kaukulang pagkakasunud-sunod sa mga cistron ng DNA. Ang bawat amino acid ay naka-encode ng mga tiyak na triplets ng mRNA nucleotides. Ang mga triplet (codon) na ito ay ipinakita sa Talahanayan. 2. Ang kanilang pag-decipher ay naging posible upang maitatag ang RNA nucleotide code, o amino acid code, iyon ay, ang paraan kung saan nagaganap ang pagsasalin, o ang pagsasalin ng impormasyong naitala sa RNA nucleotide sequence sa pangunahing istruktura ng mga protina, o ang pagkakasunud-sunod. ng mga residue ng amino acid sa polypeptide chain.
Talahanayan 2. RNA-AMINO ACID CODE
|
Unang nucleotide ng codon (mula sa 5" dulo) |
Pangalawang nucleotide ng codon |
Pangatlong nucleotide ng codon (mula sa 3' dulo) |
|||
|
pampatuyo ng buhok |
Ser |
Tyr |
cis |
||
|
pampatuyo ng buhok |
Ser |
Tyr |
cis |
||
|
Lei |
Ser |
UAA |
UGA |
||
|
Lei |
Ser |
UAG |
Tatlo |
||
|
Lei |
Pro |
gis |
Arg |
||
|
Lei |
Pro |
gis |
Arg |
||
|
Lei |
Pro |
Gln |
Arg |
||
|
Lei |
Pro |
Gln |
Arg |
||
|
ile |
Tre |
Si Asn |
Ser |
||
|
ile |
Tre |
Si Asn |
Ser |
||
|
ile |
Tre |
Liz |
Arg |
||
|
Nakilala |
Tre |
Liz |
Arg |
||
|
baras |
Ala |
Sinabi ni Asp |
gli |
||
|
baras |
Ala |
Asc |
gli |
||
|
baras |
Ala |
Glu |
gli |
||
|
baras |
Ala |
Glu |
gli |
||
Tandaan: Y - uridylic acid, C - cytidylic acid, A - adenylic acid, G - guanylic acid. Tatlong letra ang nagpapahiwatig ng katumbas na residue ng amino acid: hal Phen - phenylalanine. Ile - isoleucine, Glu - glutamic acid, Gln - glutamine, atbp. Ang mga Triplet na UAA, UAG, UGA ay hindi naka-encode ng mga amino acid, ngunit tinutukoy ang pagwawakas ng polypeptide chain.
Tulad ng makikita mula sa talahanayan, sa 64 na posibleng triplets (61 ang nag-encode ng ilang amino acid, iyon ay, sila ay "sense". Tatlong triplets - UDD, UAG at UGA - ay hindi nag-encode ng mga amino acid, ngunit ang kanilang tungkulin ay upang makumpleto (wawakasan) ang synthesis ng lumalaking polypeptide chain. Ang code ay degenerate, iyon ay, halos lahat ng amino acid ay na-encode ng higit sa isang triplet ng nucleotides. Kaya, 3 amino acids - leucine, arginine at series - ay naka-encode ng anim na codon, 2 - methionine at tryptophan - mayroon lamang isang codon, at ang natitirang 15 - mula 2 hanggang 4 Ang proseso ng pagsasalin ay isinasagawa sa tulong ng tRNA na puno ng mga amino acid. Ang Aminoacyl-tRNA ay nakakabit ng komplementaryong triplet nito (anticodon) sa mRNA codon sa ribosome. Ang isa pang aminoacyl-tRNA ay nakakabit sa katabing mRNA codon. Ang unang tRNA ay sabay na nakakabit sa nalalabi nitong amino acid na may dulo ng carboxyl sa amino group ng pangalawang amino acid, na may pagbuo ng isang dipeptide, at mismo ay inilabas at nahihiwalay sa ribosome. Dagdag pa, bilang p ibosome ngunit ang mRNA chain mula sa 5 "dulo sa 3" dulo, ang ikatlong aminoacyl RNA ay sumali; ang dulo ng carboxyl ng dipeptide ay sumali sa amino group ng ikatlong amino acid upang bumuo ng isang tripeptide at ilabas ang pangalawang tRNA, at iba pa hanggang sa ang ribosome ay dumaan sa buong rehiyon na naka-encode ng protina na ito sa mRNA na naaayon sa DNA cistron. Pagkatapos ang synthesis ng protina ay tinapos, at ang nagresultang polypeptide ay inilabas mula sa ribosome. Ang unang ribosome sa polysome ay sinusundan ng pangalawa, pangatlo, atbp., na sunud-sunod na nagbabasa ng impormasyon sa parehong mRNA strand sa polysome. Kaya, ang paglaki ng polypeptide chain ay nangyayari mula sa N-terminus hanggang sa carboxyl (C-) na dulo. Kung ang synthesis ng protina ay pinigilan, halimbawa, sa tulong ng antibiotic puromycin, kung gayon ang mga hindi natapos na polypeptide chain na may hindi kumpletong C-terminus sa iba't ibang yugto ay maaaring makuha. Ang Aminoacyl-tRNA ay unang nakakabit sa isang maliit na ribosomal subunit, at pagkatapos ay inilipat sa isang malaking subunit, kung saan lumalaki ang polypeptide chain. Ayon sa hypothesis ng A. S. Spirin, sa panahon ng gawain ng ribosome sa panahon ng biosynthesis ng protina, ang paulit-ulit na pagsasara at pagbubukas ng ribosome subparticle ay nangyayari. Upang muling gawin ang synthesis ng mga protina sa labas ng katawan, bilang karagdagan sa mga ribosome, mRNA, at aminoacyl-tRNA, ang pagkakaroon ng guanosine triphosphate (GTP) ay kinakailangan, na nahati sa GDP at muling nabuo sa panahon ng paglago ng polypeptide chain. Nangangailangan din ito ng pagkakaroon ng ilang mga kadahilanan ng protina na tila gumaganap ng isang papel na enzymatic. Ang mga tinatawag na transfer factor na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa at nangangailangan ng pagkakaroon ng mga sulfhydryl group at magnesium ions para sa kanilang aktibidad. Bilang karagdagan sa pagsasalin mismo (iyon ay, ang paglago ng polypeptide chain sa tiyak na pagkakasunod-sunod, naaayon sa istrukturang gene ng DNA at ang ipinadalang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa mRNA), espesyal na tungkulin gumaganap sa simula (o pagsisimula) ng broadcast at ang pagkumpleto (o pagwawakas) nito. Pagtanggap sa bagong kasapi synthesis ng protina sa ribosome, hindi bababa sa bakterya, nagsisimula ito sa mga espesyal na codon - mga initiator sa mRNA - AUG at GUG. Una, ang isang maliit na subunit ng ribosome ay nagbubuklod sa tulad ng isang codon, pagkatapos ay ang formylmethionyl-tRNA ay sumali dito, kung saan nagsisimula ang synthesis ng polypeptide chain. Dahil sa mga espesyal na katangian ng aminoacyl-tRNA na ito, nagagawa itong ilipat sa isang malaking subunit tulad ng peptidyl-tRNA, at sa gayon ay simulan ang paglago ng polypeptide chain. Ang pagsisimula ay nangangailangan ng GTP at mga salik sa pagsisimula ng protina (tatlo ang kilala). Ang pagwawakas ng paglaki ng polypeptide chain ay nangyayari sa "walang kahulugan" na mga codon na UAA, UAG o UGA. Tila, ang mga codon na ito ay nagbubuklod sa isang tiyak na kadahilanan ng pagwawakas ng protina, na, sa pagkakaroon ng isa pang kadahilanan, ay nagtataguyod ng pagpapalabas ng polypeptide.
Ang mga bahagi ng sistema ng biosynthesis ng protina ay na-synthesize pangunahin sa cell nucleus. Sa template ng DNA, sa panahon ng transkripsyon, nangyayari ang synthesis ng lahat ng uri ng RNA. kasangkot: sa prosesong ito: rRNA, mRNA at tRNA. Kaya, ang rRNA at mRNA ay synthesize sa anyo ng napaka malalaking molekula at maging sa cell nucleus, sumasailalim sila sa proseso ng "pagkahinog", kung saan ang isang bahagi (napakahalaga para sa mRNA) ng mga molekula ay nahati at nabubulok nang hindi umaalis sa cytoplasm, at ang mga gumaganang molekula, na bahagi ng orihinal. mga synthesized, ipasok ang cytoplasm sa mga site ng synthesis ng protina. Bago pumasok sa polysomes, ang mRNA, tila, mula sa sandali ng synthesis, ay nagbubuklod sa mga espesyal na particle ng protina, "informophers", at inilipat sa ribosomes sa anyo ng isang ribonucleoprotein complex. Ang mga ribosome, malinaw naman, ay "hinog" din sa cytoplasm, ang ilan sa mga protina ay sumasali sa mga precursor ng mga ribosom na umuusbong mula sa nucleus na nasa cytoplasm na. Dapat pansinin na ang mga mas mababa, hindi nuklear na organismo (prokaryotes), na kinabibilangan ng bakterya, asul-berdeng algae at mga virus, ay may ilang pagkakaiba mula sa mas mataas na mga organismo sa mga bahagi ng sistema ng biosynthesis ng protina, at lalo na sa regulasyon nito. Ang mga ribosome sa prokaryotes ay medyo mas maliit at naiiba sa komposisyon, ang proseso ng transkripsyon at pagsasalin ay direktang konektado sa isa. Kasabay nito, sa mas mataas na mga nuclear organism (eukaryotes), ang pagbuo ng RNA ay nangyayari din sa mga organelles ng cytoplasm, mitochondria at chloroplasts (sa mga halaman), na may sariling sistema ng synthesis ng protina at kanilang sariling genetic na impormasyon sa anyo ng DNA. Ayon sa istraktura nito, ang sistema ng synthesis ng protina sa mitochondria at chloroplast ay katulad ng sa prokaryotes at makabuluhang naiiba mula sa sistema na matatagpuan sa nucleus at cytoplasm ng mas mataas na mga hayop at halaman.
Ang regulasyon ng biosynthesis ng protina ay isang napaka-komplikadong sistema at nagbibigay-daan sa cell na mabilis at malinaw na tumugon sa mga pagbabago sa kapaligiran na nakapalibot sa cell sa pamamagitan ng paghinto o pag-udyok sa synthesis ng iba't ibang mga protina, madalas na may aktibidad na enzymatic. Sa bakterya, ang pagsugpo sa synthesis ng protina ay pangunahing isinasagawa sa tulong ng mga espesyal na protina - mga repressor (tingnan ang Operon), na synthesize ng mga espesyal na regulator ng gene. Ang pakikipag-ugnayan ng isang repressor sa isang metabolite na nagmumula sa kapaligiran o na-synthesize sa cell ay maaaring sugpuin o, sa kabaligtaran, i-activate ito, kaya kinokontrol ang synthesis ng isang protina o ilang magkakaugnay na mga protina, lalo na ang mga enzyme na magkakaugnay din sa parehong operon. Sa mas mataas na mga organismo, sa proseso ng pagkita ng kaibhan, ang mga tisyu ay nawawalan ng kakayahang mag-synthesize ng isang bilang ng mga protina at dalubhasa sa synthesis ng isang mas maliit na bilang ng mga protina na kinakailangan para sa pag-andar ng isang naibigay na tissue, halimbawa, mga kalamnan. Ang gayong pagharang ng synthesis ng isang bilang ng mga protina ay nangyayari, tila, sa antas ng isang genome (tingnan) sa pamamagitan ng mga nukleyar na protina - mga histone (tingnan) na nagkokonekta sa mga hindi gumaganang mga site ng DNA. Gayunpaman, sa panahon ng pagbabagong-buhay, malignant na paglaki, at iba pang mga prosesong nauugnay sa dedifferentiation, ang mga na-block na site ay maaaring ma-derepress at magbigay ng mRNA para sa synthesis ng mga protina na hindi karaniwan para sa isang partikular na tissue. Gayunpaman, ang regulasyon ng synthesis ng protina bilang tugon sa ilang mga stimuli ay nagaganap din sa mas mataas na mga organismo. Kaya, ang pagkilos ng isang bilang ng mga hormone ay upang himukin ang synthesis ng protina sa tisyu na "target" ng hormon na ito. Ang induction na ito ay tila nangyayari sa pamamagitan ng pagbubuklod ng hormone sa isang tiyak na protina sa tissue at pag-activate ng gene sa pamamagitan ng nabuong complex.
Ang proseso ng biosynthesis ng protina at ang regulasyon nito ay nangangailangan ng matinding kalinawan, katumpakan at koordinasyon ng lahat ng bahagi ng system. Kahit na ang mga maliliit na paglabag sa katumpakan na ito ay humantong sa isang paglabag sa pangunahing istraktura ng mga protina at malubhang pathological na kahihinatnan. Mga karamdaman sa genetiko, halimbawa, ang pagpapalit o pagkawala ng isang nucleotide sa isang structural gene ay humahantong sa synthesis ng isang binagong protina, kadalasang walang biological na aktibidad. Ang ganitong mga pagbabago ay sumasailalim sa mga congenital metabolic disorder, na, sa esensya, kasama ang lahat ng namamana na sakit (tingnan). Sa kabilang banda, ang isang bilang ng mga protina at enzyme ay maaaring magkakaiba hindi lamang sa iba't ibang biological species, kundi pati na rin sa iba't ibang mga indibidwal, habang pinapanatili ang kanilang biological na aktibidad. Kadalasan, ang mga naturang protina ay may iba't ibang mga katangian ng immunological at electrophoretic. Sa populasyon ng tao, maraming mga halimbawa ng tinatawag na polymorphism ng protina ang inilarawan, kapag ang dalawa o higit pang magkakaibang mga protina ay matatagpuan sa magkakaibang mga indibidwal, at kung minsan sa parehong indibidwal, na may parehong function, tulad ng hemoglobin (tingnan), haptoglobin ( tingnan) at ilang iba pa.
Mga protina sa nutrisyon
Sa maraming nutrients, ang mga protina ay gumaganap ng pinakamahalagang papel. Ang mga ito ay pinagmumulan ng mahahalagang amino acid at ang tinatawag na non-specific nitrogen na kailangan para sa synthesis ng protina. katawan ng tao. Ang ipinahayag na kakulangan ng mga protina sa isang pagkain ay humahantong sa mabibigat na paglabag sa paggana ng isang organismo (tingnan. Alimentary dystrophy ). Ang estado ng kalusugan, pisikal na pag-unlad at kapasidad sa pagtatrabaho ng isang tao sa isang malaking lawak ay nakasalalay sa antas ng supply ng protina, at sa mga maliliit na bata, sa isang tiyak na lawak, pag-unlad ng kaisipan. Kung isasaalang-alang natin ang lahat ng mga protina ng gulay at hayop na ginawa para sa pagkain, kung gayon sa karaniwan, ang bawat naninirahan sa Earth ay magkakaroon ng mga 58 g bawat araw. Sa katunayan, higit sa kalahati ng populasyon, lalo na sa mga umuunlad na bansa, ay hindi tumatanggap ng ganitong halaga ng protina. Ang pandaigdigang kakulangan sa protina sa pandiyeta ay dapat na mai-ranggo sa pinaka-talamak na pang-ekonomiya at mga suliraning panlipunan modernity (tingnan ang Protein Crisis). Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pagtatatag ng pinakamainam na antas ng protina sa mga diyeta ay pinakamahalaga.
Ang mga protina ay kinakailangan sa pinakamaraming dami sa mga panahon ng masinsinang paglaki. Gayunpaman, kahit na sa isang organismo na umabot sa kapanahunan, ang mga mahahalagang proseso ay nauugnay sa patuloy na pagkonsumo ng mga sangkap ng protina at, dahil dito, ang pangangailangan na palitan ang mga pagkalugi na ito sa pagkain. Alinsunod sa mga rekomendasyon ng FAO / WHO Expert Group, ang pagkalkula ng pangangailangan para sa protina nitrogen ay dapat isagawa ayon sa formula: R \u003d 1.1 (U b + F b + S + G), kung saan ang R ay ang kailangan para sa protina nitrogen; U b - excretion ng nitrogen sa ihi; F b - excretion ng nitrogen na may feces; S - pagkawala ng nitrogen dahil sa desquamation ng epidermis, paglago ng buhok, mga kuko, paglabas ng nitrogen na may pawis sa panahon ng hindi matinding pagpapawis; G - pagpapanatili ng nitrogen sa panahon ng paglaki (ang pagkalkula ay isinasagawa bawat 1 kg ng masa bawat araw).
Ang isang koepisyent na 1.1 ay sumasalamin sa karagdagang pag-aaksaya ng mga protina (10% sa karaniwan) na nagreresulta mula sa mga reaksyon ng stress at masamang epekto sa katawan. Ang mga hangganan ng mga indibidwal na pagkakaiba-iba sa mga kinakailangan sa protina ay ipinapalagay na ± 20%. Ang mga opisyal na rekomendasyon ng pangkat ng dalubhasa sa FAO / WHO ay makikita sa Talahanayan. 3.
Talahanayan 3. AVERAGE PANG-ARAW-ARAW NA KINAKAILANGAN PARA SA MGA PROTEIN (ipagpalagay na ito ay ganap na natutunaw)*
|
Edad (sa mga taon) |
Kailangan (sa g bawat 1 kg ng timbang sa katawan bawat araw) |
||
|
karaniwan |
-20% |
+20% |
|
|
Mga bata |
|||
|
1-3 |
0,88 |
0,70 |
1,06 |
|
4-6 |
0,81 |
0,65 |
0,97 |
|
7-9 |
0,77 |
0,62 |
0,92 |
|
10-12 |
0,72 |
0,58 |
0,86 |
|
Mga teenager |
|||
|
13-15 |
0,70 |
0,56 |
0,84 |
|
16-19 |
0,64 |
0,51 |
0,77 |
|
matatanda |
0,59 |
0,47 |
0,71 |
- Ang nitrogen na kinakailangan ay pinarami ng isang kadahilanan na 6.25.
Malinaw na ang ibinigay na mga halaga ay hindi tumutugma sa pinakamainam na supply ng protina sa isang tao at dapat na i-refer sa pinakamababang antas ng kanilang nilalaman sa diyeta, kung hindi ito sinusunod, ang medyo mabilis na pag-unlad ng malubhang kahihinatnan ng Ang kakulangan sa protina ay hindi maiiwasan. Ang aktwal na pagkonsumo ng mga protina sa karamihan sa mga maunlad na bansa ay 1.5 at kahit na 2 beses na mas mataas kaysa sa mga numerong ibinigay. Ayon sa konsepto ng isang balanseng diyeta, ang pinakamainam na pangangailangan ng tao para sa protina ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, kabilang ang pisyolohikal na katangian organismo, ang mga katangian ng husay ng mga protina ng pagkain at ang nilalaman ng iba pang mga nutrients sa diyeta.
Sa USSR, ang mga halaga ng mga pangangailangan ng populasyon para sa mga protina ay naayos sa physiological nutritional norms na opisyal na inaprubahan ng Ministry of Health, na pana-panahong sinusuri at na-update. Ang mga physiological nutritional norms ay mga average na indicative na halaga na sumasalamin sa pinakamainam na pangangailangan ng ilang grupo ng populasyon sa basic. sustansya at enerhiya (Talahanayan 4).
|
Populasyon ng bata |
||
|
edad |
paggamit ng protina |
|
|
Kabuuan |
hayop |
|
|
0 - 3 buwan |
||
|
4-6 na buwan |
||
|
6-12 buwan |
||
|
1 - 1.5 taon |
||
|
1.5-2 taon |
||
|
34 na taon |
||
|
5-6 taong gulang |
||
|
7-10 taong gulang |
||
|
11 - 13 taong gulang |
||
|
14-17 taong gulang (lalaki) |
||
|
14-17 taong gulang (babae) |
||
|
populasyon ng nasa hustong gulang |
|||||
|
pangkat ayon sa uri ng gawain |
(sa loob ng maraming taon |
mga lalaki |
mga babae |
||
|
pagkonsumo mga protina |
paggamit ng protina |
||||
|
Kabuuan |
tiyan nyh |
Kabuuan |
tiyan nyh |
||
|
Ang paggawa ay hindi nauugnay sa pisikal na stress |
18- 40 |
||||
|
Mekanisado sektor ng paggawa at serbisyo na may mababang pisikal na aktibidad |
|||||
|
40 - 60 |
|||||
|
Mekanisado sektor ng paggawa at serbisyo na may malaking karga |
18 - 40 |
||||
|
Mekanisado magtrabaho nang may mahusay na pisikal load |
|||||
|
Edad ng pagreretiro |
60- 70 |
||||
|
Tapos na |
|||||
|
mga mag-aaral |
|||||
|
Buntis 5-9 na buwan. |
|||||
|
nagpapasuso |
|||||
Nagbibigay sila ng pagkakaiba-iba ng mga kinakailangan sa protina, depende sa kasarian, edad, likas na katangian ng trabaho, atbp. Ang mga inirerekomendang halaga ay kinakalkula batay sa isang pag-aaral ng mga katangian ng metabolismo ng protina at balanse ng nitrogen sa mga nauugnay na pangkat ng populasyon, at sila ay makabuluhang mas mataas kaysa sa minimum na kinakailangan ng protina na kinakailangan para sa pagpapanatili ng balanse ng nitrogen. Ang labis na mga protina ay kinakailangan upang magbigay ng karagdagang dumi sa katawan na nauugnay sa pisikal at nerbiyos na stress, masamang impluwensya sa kapaligiran, pati na rin upang mapanatili ang isang pinakamainam na katayuan sa immunological. Ang mga halaga ng pagkonsumo ng pinakamahalagang protina ng pinagmulan ng hayop ay espesyal na naka-highlight sa mga pamantayan.
Ang mga physiological nutritional norms ay ang batayan para sa pagpaplano ng produksyon ng ilang mga produktong pagkain. Kapag sinusuri ang pagiging kapaki-pakinabang ng mga indibidwal na produkto ng protina, ang kanilang komposisyon ng amino acid, ang antas ng digestibility ng digestive tract enzymes, at ang mga integral na digestibility indicator na itinatag bilang resulta ng mga biological na eksperimento ay isinasaalang-alang. Sa pagsasagawa, na may isang tiyak na antas ng conventionality, ang mga produkto ng protina ay nahahati sa dalawang grupo. Ang una ay kinabibilangan ng mga produkto ng pinagmulan ng hayop: gatas, karne, itlog, isda, ang mga protina na kung saan ay madali at ganap na hinihigop ng katawan ng tao; sa pangalawa - karamihan sa mga produkto ng pinagmulan ng halaman, sa partikular na trigo, bigas, mais at iba pang mga cereal, ang mga protina na hindi ganap na hinihigop ng katawan. Ang kondisyon ng naturang dibisyon ay binibigyang diin ng mataas na biological na halaga ng isang bilang ng mga protina ng halaman (patatas, bakwit, toyo, mirasol) at ang mababang biological na halaga ng mga protina ng ilang mga produkto ng hayop (gelatin, balat, tendon, atbp.) . Ang mga dahilan para sa mababang digestibility ng fibrillar proteins (keratin, elastin at collagens) ay ang mga kakaiba ng kanilang tertiary na istraktura at ang kahirapan ng panunaw ng digestive tract enzymes. Sa kabilang banda, ang asimilasyon ng isang bilang ng mga protina ng pinagmulan ng halaman ay maaaring depende sa istraktura mga selula ng halaman at mga umuusbong na kahirapan sa pakikipag-ugnayan sa mga protina na may mga digestive enzymes.
Ang pagkakumpleto ng paggamit ng mga indibidwal na protina ng isang tao o ang kanilang biological na halaga ay pangunahing tinutukoy ng antas kung saan ang kanilang komposisyon ng amino acid ay tumutugma sa magkakaibang mga pangangailangan ng katawan at, sa ilang mga lawak, sa komposisyon ng amino acid ng katawan. Ang isang malaking pagkakaiba-iba ng mga natural na protina ay pangunahing binuo mula sa 20 amino acids, 8 sa kanila (tryptophan, leucine, isoleucine, valine, threonine, lysine, methionine at phenylalanine) ay kailangang-kailangan para sa mga tao, dahil hindi sila ma-synthesize sa mga tisyu ng katawan (tingnan ang Amino acids). Para sa maliliit na bata, ang ikasiyam na mahahalagang amino acid ay histidine. Ang natitirang mga amino acid ay kabilang sa mga hindi mahalaga at maaaring ituring sa diyeta pangunahin bilang mga supplier ng non-specific nitrogen. Ito ay itinatag na ang pinakamahusay na asimilasyon ng mga protina ng pagkain ay nakakamit sa pamamagitan ng pagbabalanse ng komposisyon ng amino acid nito sa "ideal" na mga antas ng amino acid. Noong 1957, ang tinatawag na preliminary amino acid scale ng FAO ay iminungkahi bilang isang katulad na sukat. Nang maglaon ay napatunayan na ang nilalaman ng isang bilang ng mga amino acid sa loob nito, lalo na ang tryptophan at methionine, ay hindi natukoy nang tumpak. Alinsunod sa mga resulta ng biological na pag-aaral, ang mga kaliskis ng komposisyon ng amino acid ng mga protina ng mga itlog ng manok at gatas ng tao ay inirerekomenda bilang pinakamainam sa mga nakaraang taon. Ang mga protina ng dalawang produktong ito sa likas na katangian ay inilaan para sa nutrisyon ng pagbuo ng mga organismo at halos ganap na ginagamit kapwa sa mga eksperimento sa mga eksperimentong hayop at kapag ginamit sa nutrisyon ng mga bata.
Upang matukoy kung ang komposisyon ng amino acid ng mga protina ay tumutugma sa mga pangangailangan ng tao, isang bilang ng mga indeks ang iminungkahi, na ang bawat isa ay may limitadong halaga lamang. Kabilang sa mga ito, dapat na banggitin ang H / O index, na sumasalamin sa ratio ng dami ng mahahalagang amino acid (H sa mg) sa kabuuang nilalaman ng nitrogen ng mga protina (O sa g), na tumutulong na matukoy ang ratio ng nitrogen ng mahahalagang, o mahalaga, amino acids at nonspecific nitrogen. Kung mas mababa ang halaga ng H/O, mas mataas ang nilalaman ng nonspecific nitrogen. Para sa mga protina ng gatas at itlog, ang index na ito ay medyo mataas - 3.1-3.25, para sa karne - 2.79-2.94; para sa trigo - 2. Pinakamahalaga naka-attach sa amino acid score, na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang mas kumpletong paghatol ng biological na halaga ng protina batay sa chem nito. komposisyon.
Ang paraan ng pag-iskor ay nakabatay sa pagkalkula ng porsyento ng probisyon ng bawat isa sa mahahalagang amino acid sa produktong pansubok kumpara sa pinakamainam na antas ng amino acid.
Para sa layuning ito, para sa bawat isa sa mahahalagang amino acid ng pinag-aralan na protina, ang halaga ng I research ay kinakalkula, katumbas ng A research /H research, na sumasalamin sa ratio ng bawat mahahalagang amino acid (A sa mg) sa kabuuan ng mahahalagang amino acids (H sa g); ang resultang figure ay inihambing sa halaga ng I st, katumbas ng A st /H st para sa parehong amino acid, na kinakalkula sa isang karaniwang sukat. Bilang resulta ng paghahati ng mga halaga ng Iresl sa pamamagitan ng Ist at pagpaparami ng 100, ang isang tagapagpahiwatig ng marka ng amino acid ay nakuha para sa bawat isa sa mga mahahalagang amino acid. Ang naglilimita sa biological na halaga ng pinag-aralan na protina ay ang amino acid, ang amino acid score na kung saan ay ang pinakamababa. Kasama ang paunang sukat ng FAO, ang mga amino acid na kaliskis ng mga itlog ng manok at gatas ng tao ay ginagamit bilang karaniwang mga kaliskis (Talahanayan 5).
Talahanayan 5. STANDARD AMINO ACID SCALE
|
Mga amino acid |
Ang ratio ng isang mahalagang amino acid sa mg hanggang 1 g ng dami ng mahahalagang amino acid (A / H) |
|||||
|
pambabae gatas |
manok itlog |
pambabae gatas |
manok itlog |
|||
|
Isoleucine |
||||||
|
Leucine |
||||||
|
Lysine |
||||||
|
Kabuuan ng mga aromatic amino acid: |
||||||
|
phenylalanine |
||||||
|
tyrosine |
||||||
|
Ang dami ng mga amino acid na naglalaman ng asupre: |
||||||
|
cystine |
||||||
|
methionine |
||||||
|
Threonine |
||||||
|
tryptophan |
||||||
|
Valine |
||||||
|
Ang dami ng mahahalagang amino acid |
||||||
Alinsunod sa mga tagapagpahiwatig ng marka ng amino acid (Talahanayan 6), ang mga protina ng isang bilang ng mga cereal, lalo na ang trigo (50%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at threonine) ay may pinakamababang biological na halaga; mais (45%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at tryptophan); millet (60%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at threonine); gisantes (60%; nililimitahan ang mga amino acid - methionine at cystine). Ang marka ng amino acid ng naglilimitang amino acid ay nagtatakda ng limitasyon para sa paggamit ng nitrogen para sa ganitong uri ng protina para sa mga layuning plastik. Ang labis ng iba pang mga amino acid na nilalaman ng protina ay maaari lamang gamitin bilang isang mapagkukunan ng hindi tiyak na nitrogen o para sa mga pangangailangan ng enerhiya ng katawan. Ang paraan ng pag-aaral ng komposisyon ng amino acid ay isa sa mga pangunahing pamamaraan para sa pagtatasa ng kalidad ng mga protina. Karaniwan itong gumagawa ng mga halaga ng digestibility na malapit sa mga resulta ng mas mahaba at mas mahal na pamamaraan ng biological na pagpapasiya ng halaga ng mga protina. Kasabay nito, ang pagtatatag sa ilang mga kaso ng maaasahang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga tinukoy na tagapagpahiwatig ay pumipilit sa pananaliksik ng mga bagong produkto na may protina sa mga integral na pamamaraan ng biol. mga pagsusuri kapwa sa mga hayop sa laboratoryo at direkta sa mga tao. Ang mga pamamaraan na ito ay batay sa pag-aaral sa mga eksperimento sa balanse ng pagiging kumpleto ng paggamit ng mga indibidwal na protina sa pamamagitan ng paglaki ng mga hayop (isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng protina ng diyeta), ang ratio ng nitrogen na pinanatili ng katawan sa nitrogen na na-adsorbed mula sa bituka (isang tagapagpahiwatig ng biological na halaga), ang ratio ng adsorbed nitrogen sa kabuuang nitrogen ng pagkain (isang tagapagpahiwatig ng tunay na pagkatunaw) atbp. Kapag nagse-set up ng pananaliksik sa pag-aaral ng biol, ang halaga ng protina ay ipinag-uutos na sapat na caloric na supply ng diyeta, nito balanse para sa lahat ng mahahalagang nutritional factor (tingnan. Balanseng diyeta) at medyo mababang antas ng mga protina - sa loob ng 8-10% ng kabuuang nilalaman ng calorie (tingnan ang Metabolismo at enerhiya). Ang paghahambing ng mga tagapagpahiwatig ng marka ng amino acid at paggamit ng protina, na tinutukoy sa mga eksperimento sa mga eksperimentong hayop para sa ilang mga produkto, ay ipinakita sa Talahanayan. 6.
Talahanayan 6. PAGHAHAMBING NG MGA INDICATOR NG AMINO ACID SPEED AT PAGGAMIT NG PROTEIN
|
Mga produkto |
marka ng amino acid |
naglilimita mga amino acid |
Mga tagapagpahiwatig ng paggamit ng protina |
||
|
ayon sa sukat ng FAO |
para sa gatas ng kababaihan |
sa pamamagitan ng mga itlog ng manok |
|||
|
gatas ng baka |
|||||
|
Mga itlog |
|||||
|
Casein |
|||||
|
albumin ng itlog |
tryptophan |
||||
|
karneng baka |
|||||
|
puso ng baka |
|||||
|
atay ng baka |
|||||
|
Mga bato ng baka |
|||||
|
Baboy (tenderloin) |
|||||
|
Isda |
tryptophan |
||||
|
oats |
Lysine |
||||
|
Rye |
Threonine |
||||
|
kanin |
Lysine |
||||
|
Harinang mais |
tryptophan |
||||
|
Millet |
sa |
Lysine |
|||
|
Sorghum |
|||||
|
Harina |
|||||
|
mikrobyo ng trigo |
|||||
|
gluten ng trigo |
Lysine |
||||
|
harina ng mani |
|||||
|
soy flour |
|||||
|
linga |
Lysine |
||||
|
Mga buto ng sunflower |
|||||
|
buto ng bulak |
|||||
|
patatas |
|||||
|
Mga gisantes |
|||||
|
Yam (kamote) |
|||||
|
kangkong |
|||||
|
Cassava |
|||||
Ang isang mahalagang bentahe ng mga biological na pamamaraan para sa pagtatasa ng mga protina ay ang kanilang integridad, na ginagawang posible na isaalang-alang ang buong hanay ng mga katangian ng mga produkto na nakakaapekto sa pagkatunaw ng kanilang mga protina. Kapag pinag-aaralan ang biological na halaga ng mga indibidwal na protina, hindi dapat kalimutan ng isa na sa halos lahat ng mga diyeta, hindi mga indibidwal na protina ang ginagamit, ngunit ang kanilang mga kumplikado, at, bilang isang patakaran, ang iba't ibang mga protina ay magkatugma sa isa't isa, na nagbibigay ng ilang mga average na tagapagpahiwatig ng protina nitrogen assimilation. . Sa sapat na iba't ibang halo-halong mga diyeta, ang rate ng pagkatunaw ng mga protina sa pandiyeta ay medyo pare-pareho at lumalapit sa 85%, na kadalasang ginagamit sa mga praktikal na kalkulasyon.
kanin. 2. Danielli reaksyon sa mga protina na naglalaman ng tyrosine, tryptophan, histidine sa auricle ng puso.
Ang batayan ng mga pamamaraan ng histochemical para sa pagtuklas ng mga protina ay, bilang isang panuntunan, mga pamamaraan ng biochemical na inangkop para sa pagpapasiya ng mga protina sa mga seksyon ng manipis na tissue. Dapat tandaan na ang isang biochemical reaction ay maaaring gamitin bilang isang histochemical reaction kung ang produkto ng reaksyon ay may matatag na kulay, namuo at walang binibigkas na pagkahilig sa pagsasabog. Ang mga histochemical na pamamaraan para sa pagtukoy ng mga protina sa mga tisyu ay batay sa pagtuklas ng ilang mga amino acid na bumubuo sa mga protina (halimbawa, ang reaksyon ng Millon para sa tyrosine, ang reaksyon ng Sakagushi para sa arginine, ang reaksyon ng Adams para sa tryptophan, ang reaksyon ng pagsasama ng tetrazonium para sa histidine, tyrosine , tryptophan, atbp.), sa pagkakakilanlan ng ilang mga grupo ng kemikal (NH 2 \u003d, COOH -, SH \u003d, SS \u003d, atbp.), Sa paggamit ng ilang mga pamamaraan ng physico-chemical (pag-print. Fig. 1 -3), pagtukoy sa isoelectric point, atbp. Sa wakas, ang pagkakaroon ng ilang partikular na amino acid sa isang tissue section ay maaaring matukoy nang hindi direkta sa pamamagitan ng pagtukoy sa presensya sa mga tissue ng mga enzyme na nauugnay sa mga amino acid na ito (halimbawa, D-amino acid oxidase) . Ang ilang mga simpleng protina (collagen, elastin, reticulin, fibrin) ay nakita sa mga seksyon na gumagamit ng maraming mga histological na pamamaraan, bukod sa kung saan ang tinatawag na polychromic na pamamaraan ay mas kanais-nais (Mallory method at mga pagbabago nito, Romeis's orcein-picrofuxin method, atbp. Ang mga protina ay napansin din. gamit ang mga pamamaraan ng luminescence microscopy Ang lokalisasyon ng mga protina sa mga tisyu (myosin, albumin, globulins, fibrin, atbp.) ay maaaring makuha gamit ang pamamaraan ng mga may label na antibodies ayon sa Koons et al. Ang mga pamamaraang ito at ang kanilang mga pagbabago ay ginagawang posible upang tumpak na makilala at matukoy ang lokalisasyon ng mga indibidwal na protina na naiiba sa bawat isa sa nilalaman ng ilang mga amino acid. Ang mga pamamaraan ay binuo para sa dami ng pagpapasiya ng mga protina, halimbawa, ang paraan para sa pagtukoy ng mga protina sa pamamagitan ng hindi direktang reaksyon ng mga may label na antibodies, pati na rin ang pagpapasiya ng SH grupo sa pamamagitan ng paraan ng Barnett at Zeligman (tingnan ang Amino acids, histochemical method para sa pagtuklas ng mga amino acid). natitirang pagtitiyak at nagbibigay ng lubos na maaasahang mga resulta. Ang pag-aayos ng materyal ng tissue kapag ginagamit ang mga pamamaraang ito ay iba. Ang pinaka-angkop na mga fixative sa karamihan ng mga kaso ay dapat ituring na ethyl o methyl alcohol, anhydrous acetone, isang halo. ethyl alcohol na may formalin, isang solusyon ng trichloroacetic acid sa alkohol, sa ilang mga kaso (para sa mga protina ng anterior pituitary gland) formalin ay ginagamit. Ang pagpili ng fixative ay depende sa paraan, ang oras ng pag-aayos ay nakasalalay sa kabuuan at likas na katangian ng tela. Maaari kang gumamit ng mga seksyon ng cryostat o paraffin.
mga radioactive na protina
Mga radioactive na protina - mga protina, ang molekula na naglalaman ng isa o higit pang mga atom ng radioactive isotopes ng anumang elemento. Sa kaso ng radioactive labeling ng mga protina, kinakailangan upang matiyak ang lakas at posibleng ang pinakamalaking kaligtasan ng molekula ng protina. Bilang isang radioactive na label ng mga protina para sa biochemical pang-eksperimentong pag-aaral pangunahing isotopes 3 H at 14 C ay ginagamit; kapag kumukuha ng mga radiopharmaceutical na paghahanda batay sa mga protina, yodo isotopes - 125 I at 131 I, pati na rin ang isotopes 111 In, 113m In , 99m Tc, atbp ay ginagamit. peptide. Ang may label na protina ay dinadalisay mula sa unbound iodide at iba pang mga impurities (sa pamamagitan ng gel filtration, dialysis, adsorption, ion exchange, isoelectric precipitation, atbp.). Kung ang mga protina ay hindi naglalaman ng tyrosine, ang mga substituent na naglalaman ng radioactive iodine ay ipinapasok dito upang magsagawa ng iodination, o ang mga analog na naglalaman ng tyrosine ay ginagamit, o ginagamit nila ang pag-label sa iba pang radioactive isotopes (tingnan).
Ang mga radioactive na protina ay may malaking kahalagahan sa pag-aaral ng catabolism at metabolismo ng mga sangkap ng protina sa mga eksperimentong biochemical na pag-aaral. Bilang karagdagan, ginagamit ang mga ito sa radioisotope diagnostics sa vivo at in vitro kapag pinag-aaralan ang functional na estado ng maraming mga organo at sistema ng katawan sa kaso ng iba't ibang sakit. Sa mga pag-aaral sa vivo, ang serum albumin ng tao ay may label na radioactive isotopes yodo (125 I at 131 I), pati na rin ang mga albumin micro- at macroaggregates na nakuha sa batayan nito sa pamamagitan ng thermal denaturation at aggregation na may parehong label. Sa tulong ng may label na albumin, mga tagapagpahiwatig ng hemodynamics at rehiyonal na sirkulasyon ng dugo, ang dami ng nagpapalipat-lipat na dugo at plasma ay maaaring matukoy, ang isang pag-scan ng puso at malalaking sisidlan (tingnan ang Pag-scan), pati na rin ang mga tumor sa utak, ay isinasagawa. Ang mga albumin microaggregates ay ginagamit upang i-scan ang atay at tiyan, upang matukoy ang daloy ng dugo ng atay, at ang mga macroaggregate ay ginagamit upang i-scan ang mga baga.
Ang mga radioactive na protina ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa pagtukoy ng mga microquantity ng mga hormone, enzymes, at iba pang sangkap ng protina sa mga tisyu at media ng mga hayop at tao sa mga in vitro na pag-aaral.
Bibliograpiya: Mga protina, ed. G. Neurath at C. Bailey, trans. mula sa Ingles, tomo 1-3, M., 1956 -1959, bibliograpiya; Biosynthesis ng protina at nucleic acid, ed. A. S. Spirina. Moscow, 1965. Gaurovnts F. Chemistry at function ng mga protina, trans. mula sa Ingles M., 1965; Ichas M. Biological code, trans. mula sa English, M., 1971; Kiselev LL et al. Molecular base ng biosynthesis ng protina. M., 1971; Poglaaov BF Istraktura at mga function ng contractile proteins, M., 1965; Spirin A. S. at Gavrilova L. P. Ribosome, M., 1971; Chemistry at biochemistry ng mga nucleic acid, ed. Na-edit nina I. B. Zbarsky at S. S. Debov. Leningrad, 1968. Mga pagsulong sa kimika ng protina, ed. ni M. L. Anson a. J. T. Edsall, v. 1-28, N.Y., 1944-1974; Hess G. P. a. Rupley J. A. Istraktura at pag-andar ng mga protina, Ann. Sinabi ni Rev. Biochcm., v. 40, p. 1013, 1971; In vitro procedures na may radioisotopes sa mcdlcinc, Proceedings of the symposium, Vienna, 1970; M a r g-l(n A. a. Nerrif ield R. B. Chemical synthesis ng peptides at proteins, Ann. Rev. Biochem., v. 39, p. 841, 1970; Proteins, composition, structure, and function, ed. by H. Neurath, v. 1-5, N. Y.-L., 1963-1970.
B. sa nutrisyon- Lavrov B. A. Textbook ng nutritional physiology, p. 92, Moscow, 1935; Molchanova O.P. Ang halaga ng protina sa nutrisyon para sa isang lumalago at pang-adultong organismo, sa aklat: Vopr. hukay., ed. O. P. Molchanova, c. 2, p. 5, Moscow, 1950; Pokrovsky A. A. Sa tanong ng mga pangangailangan ng iba't ibang grupo ng populasyon sa enerhiya at pangunahing nutrients, Vestn. USSR Academy of Medical Sciences, No. 10, p. 3, 1966, bibliogr.; siya, Phieiological at biochemical base para sa pagbuo ng mga produktong pagkain ng sanggol, M., 1972; Enerhiya
Histochemical method para sa pag-detect ng B. sa tissues- Kiseli D. Praktikal na microtechnics at histochemistry, trans. kasama si weyager., p. 119, 152, Budapest" 1962; L at l-l i p. Patohistological technique at Aktwal na histochemistry, trans. mula sa Ingles, p. 509, Moscow, 1969; P at r kasama ang E. Histochemistry, trans. e Ingles M., 1962; Mga prinsipyo at pamamaraan ng pagsusuri ng r-rgo-cytochemical sa patolohiya, ed. A. P. Avtsyna at iba pa, p. 238, JI., ".971; P a g s e A. G. E. Histochemistry, tomo 1-2, Edinburgh - L., 1969-1972.
I. B. Zbarsky; A. A. Pokrovsky (pit.), V. V. Sedov (masaya.), R. A. Simakova (gist.).
