يتميز عدد كبير من المواد العضوية التي تشكل خلية حية بأحجام جزيئية كبيرة وهي بوليمرات حيوية. وتشمل هذه البروتينات ، التي تشكل من 50 إلى 80٪ من الكتلة الجافة للخلية بأكملها. مونومرات البروتين هي أحماض أمينية مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط الببتيد. تحتوي الجزيئات الكبيرة للبروتين على عدة مستويات من التنظيم وتؤدي عددًا من الوظائف المهمة في الخلية: البناء ، والحماية ، والحفز ، والمحرك ، إلخ. في مقالتنا ، سننظر في السمات الهيكلية للببتيدات ، ونقدم أيضًا أمثلة على البروتينات الكروية والليفية التي يتكون منها جسم الإنسان.
أشكال تنظيم الجزيئات العديدة الببتيد
ترتبط بقايا الأحماض الأمينية بشكل تسلسلي ببعضها البعض عن طريق روابط تساهمية قوية تسمىالببتيد. إنها قوية جدًا وتحافظ على الهيكل الأساسي للبروتين في حالة مستقرة ، والتي لها شكل سلسلة. يحدث الشكل الثانوي عندما تكون سلسلة البولي ببتيد ملتوية في حلزون ألفا. يتم تثبيته بواسطة روابط هيدروجينية ناشئة إضافية. يعتبر التكوين الثلاثي أو الأصلي ذا أهمية أساسية ، لأن معظم البروتينات الكروية في الخلية الحية لها مثل هذا الهيكل. يتم تعبئة اللولب على شكل كرة أو كرة. لا يرجع ثباتها إلى ظهور روابط هيدروجينية جديدة فحسب ، بل يرجع أيضًا إلى تكوين جسور ثاني كبريتيد. تنشأ بسبب تفاعل ذرات الكبريت التي تشكل الحمض الأميني السيستين. تلعب التفاعلات المحبة للماء والطارئة للماء بين مجموعات الذرات داخل بنية الببتيد دورًا مهمًا في تكوين البنية الثلاثية. إذا كان البروتين الكروي يتحد مع نفس الجزيئات من خلال مكون غير بروتيني ، على سبيل المثال ، أيون معدني ، فإن التكوين الرباعي ينشأ - أعلى شكل من أشكال تنظيم متعدد الببتيد.
بروتينات ليفية
يتم تنفيذ وظائف الانقباض والمحرك والبناء في الخلية بواسطة البروتينات ، والتي تبدو الجزيئات الكبيرة منها كخيوط رفيعة - ليفية. تصنف البولي ببتيدات التي تشكل ألياف الجلد والشعر والأظافر على أنها من الأنواع الليفية. أشهرها الكولاجين والكيراتين والإيلاستين. لا تذوب في الماء ، ولكن يمكن أن تنتفخ فيه ، وتشكل كتلة لزجة ولزجة. الببتيدات ذات البنية الخطية هي أيضًا جزء من خيوط مغزل الانشطار ، وتشكل الجهاز الانقسامي للخلية. هم انهمتلتصق بالكروموسومات ، وتقلصها وتمددها على أقطاب الخلية. لوحظت هذه العملية في طور الانقسام - انقسام الخلايا الجسدية في الجسم ، وكذلك في مراحل الاختزال والمعادلة لتقسيم الخلايا الجرثومية - الانقسام الاختزالي. على عكس البروتين الكروي ، فإن الألياف قادرة على التمدد والتقلص بسرعة. أهداب أحذية ciliates ، سوط من euglena أخضر أو طحالب أحادية الخلية - chlamydomonas مبنية من ألياف وتؤدي وظائف الحركة في أبسط الكائنات الحية. إن تقلص بروتينات العضلات - الأكتين والميوسين ، وهما جزء من النسيج العضلي ، يحدد الحركات المختلفة للعضلات الهيكلية ويحافظ على الهيكل العضلي لجسم الإنسان.
هيكل البروتينات الكروية
الببتيدات - ناقلات جزيئات من مواد مختلفة ، بروتينات واقية - غلوبولين مناعي ، هرمونات - هذه قائمة غير كاملة من البروتينات ، والتي يكون هيكلها الثالث على شكل كرة - كريات. هناك بروتينات معينة في الدم لها مناطق معينة على سطحها - مراكز نشطة. بمساعدتهم ، يتعرفون على جزيئات المواد النشطة بيولوجيًا التي تنتجها غدد الإفرازات المختلطة والداخلية ويربطونها بأنفسهم. بمساعدة البروتينات الكروية ، يتم توصيل هرمونات الغدة الدرقية والغدد الجنسية والغدد الكظرية والغدة الصعترية والغدة النخامية إلى خلايا معينة من جسم الإنسان ، مزودة بمستقبلات خاصة للتعرف عليها.
بولي ببتيدات غشاء
من الأفضل تكييف نموذج الفسيفساء السائل لهيكل أغشية الخلايا مع وظائفها المهمة: الحاجز ،المستقبل والنقل. تقوم البروتينات الموجودة فيه بنقل أيونات وجزيئات مواد معينة ، مثل الجلوكوز والأحماض الأمينية وما إلى ذلك. ويمكن دراسة خصائص البروتينات الحاملة الكروية باستخدام مضخة الصوديوم والبوتاسيوم كمثال. ينفذ انتقال الأيونات من الخلية إلى الفضاء بين الخلايا والعكس صحيح. تتحرك أيونات الصوديوم باستمرار إلى منتصف سيتوبلازم الخلية ، وتتحرك كاتيونات البوتاسيوم باستمرار خارج الخلية. يؤدي انتهاك التركيز المطلوب لهذه الأيونات إلى موت الخلايا. لمنع هذا التهديد ، يتم بناء بروتين خاص في غشاء الخلية. إن بنية البروتينات الكروية هي التي تحمل الكاتيونات Na+و K+مقابل تدرج تركيز باستخدام طاقة حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك.
تركيب ووظيفة الأنسولين
البروتينات القابلة للذوبان ذات البنية الكروية ، والتي هي في شكل ثالث ، تعمل كمنظمين لعملية التمثيل الغذائي في جسم الإنسان. يتم إنتاج الأنسولين بواسطة خلايا بيتا في جزر لانجرهانز ويتحكم في مستويات الجلوكوز في الدم. وهو يتألف من سلسلتين عديد الببتيد (أشكال ألفا وبيتا) متصلة بواسطة عدة جسور ثاني كبريتيد. هذه روابط تساهمية تنشأ بين جزيئات الحمض الأميني المحتوي على الكبريت - السيستين. يتكون هرمون البنكرياس بشكل أساسي من سلسلة مرتبة من وحدات الأحماض الأمينية المنظمة على شكل حلزون ألفا. جزء صغير منه له شكل هيكل β وبقايا الأحماض الأمينية دون توجيه صارم في الفضاء.
الهيموجلوبين
مثال كلاسيكي على الببتيدات الكرويةالبروتين الموجود في الدم الذي يسبب اللون الأحمر للدم هو الهيموجلوبين. يحتوي البروتين على أربع مناطق متعددة الببتيد في شكل حلزونات ألفا وبيتا ، والتي ترتبط بمكون غير بروتيني - الهيم. يتم تمثيله بواسطة أيون حديد يربط سلاسل البولي ببتيد في تأكيد واحد متعلق بالشكل الرباعي. ترتبط جزيئات الأكسجين بجزيء البروتين (يسمى هذا الشكل أوكسي هيموغلوبين) ثم يتم نقلها إلى الخلايا. هذا يضمن المسار الطبيعي لعمليات التشتت ، لأنه من أجل الحصول على الطاقة ، تؤكسد الخلية المواد العضوية التي دخلت إليها.
دور بروتين الدم في نقل الغاز
بالإضافة إلى الأكسجين ، الهيموجلوبين قادر أيضًا على ربط ثاني أكسيد الكربون. ينتج ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي للتفاعلات الخلوية التقويضية ويجب إزالته من الخلايا. إذا كان الهواء المستنشق يحتوي على أول أكسيد الكربون - أول أكسيد الكربون ، فإنه قادر على تكوين رابطة قوية مع الهيموجلوبين. في هذه الحالة ، تخترق مادة سامة عديمة اللون والرائحة في عملية التنفس بسرعة إلى خلايا الجسم ، مما يسبب التسمم. حساسة بشكل خاص لتركيزات عالية من أول أكسيد الكربون هي هياكل الدماغ. يوجد شلل في المركز التنفسي الموجود في النخاع المستطيل مما يؤدي الى الوفاة من الاختناق.
في مقالتنا ، درسنا بنية وهيكل وخصائص الببتيدات ، وقدمنا أيضًا أمثلة على البروتينات الكروية التي تؤدي عددًا من الوظائف المهمة في جسم الإنسان.
