Monimutkainen proteiini sisältää itse proteiinikomponentin lisäksi luonteeltaan toisenlaisen ryhmän (proteesi). Hiilihydraatit, lipidit, metallit, fosforihappojäännökset, nukleiinihapot toimivat tämän komponenttina. Tämä artikkeli kertoo, kuinka yksinkertaiset proteiinit eroavat monimutkaisista, mihin tyyppeihin nämä aineet on jaettu ja mitkä ovat niiden ominaisuudet. Suurin ero tarkasteltujen aineiden välillä on niiden koostumus.
Monimutkaiset proteiinit: määritelmä
Nämä ovat kaksikomponenttisia aineita, joihin kuuluu yksinkertainen proteiini (peptidiketjut) ja ei-proteiiniaine (proteesiryhmä). Niiden hydrolyysiprosessissa muodostuu aminohappoja, ei-proteiiniosaa ja hajoamistuotteita. Miten yksinkertaiset proteiinit eroavat monimutkaisista? Edellinen koostuu vain aminohapoista.
Monimutkaisten proteiinien luokittelu ja karakterisointi
Nämä aineet on jaettu tyyppeihin lisäryhmän tyypin mukaan. Monimutkaiseksiproteiineja ovat:
- Glykoproteiinit ovat proteiineja, joiden molekyylit sisältävät hiilihydraattijäännöksen. Niistä erotetaan proteoglykaanit (solujen välisen tilan komponentit), joiden rakenteessa on mukopolysakkarideja. Glykoproteiineja ovat mm. immunoglobuliinit.
- Lipoproteiinit sisältävät lipidikomponentin. Näitä ovat apolipoproteiinit, jotka tarjoavat lipidien kuljetusta.
- Metalloproteiinit sisältävät metalli-ioneja (kupari, mangaani, rauta jne.), jotka ovat sitoutuneet luovuttajan ja vastaanottajan vuorovaikutuksen kautta. Tähän ryhmään eivät kuulu hemiproteiinit, joihin kuuluvat propyriinirenkaan yhdisteet raudan kanssa ja niiden rakenteeltaan samank altaiset yhdisteet (erityisesti klorofylli).
- Nukleoproteiinit ovat proteiineja, joissa on ei-kovalenttisia sidoksia nukleiinihappojen (DNA, RNA) kanssa. Näitä ovat kromatiini, kromosomien komponentti.
- 5. Fosfoproteiineihin, joihin kuuluu kaseiini (monimutkainen juustomassaproteiini), kuuluvat kovalenttisesti sitoutuneet fosforihappojäännökset.
Kromoproteiineja yhdistää proteesikomponentin väri. Tämä luokka sisältää hemiproteiinit, klorofyllit ja flavoproteiinit
Glykoproteiinien ja proteoglykaanien ominaisuudet
Nämä proteiinit ovat monimutkaisia aineita. Proteoglykaanit sisältävät suuren osan hiilihydraatteja (80-85%), tavanomaisissa glykoproteiineissa pitoisuus on 15-20%. Uronihappoja on vain proteoglykaanimolekyylissä, ja niiden hiilihydraateille on ominaista säännöllinen rakenne, jossa on toistuvia yksiköitä. Mikä on monimutkaisten glykoproteiiniproteiinien rakenne ja toiminta? Niiden hiilihydraattiketjut sisältävät vain 15 linkkiä ja ovat epäsäännöllisiä.rakenne. Glykoproteiinien rakenteessa hiilihydraatin yhdistäminen proteiinikomponenttiin tapahtuu yleensä aminohappotähteiden, kuten seriinin tai aspargiinin, kautta.
Glykoproteiinien toiminnot:
- Ne ovat osa bakteerisolun seinämää, sideluun ja rustokudosta, ympäröivät kollageeni- ja elastiinikuituja.
- Ole suojaava rooli. Esimerkiksi vasta-aineilla, interferoneilla, veren hyytymistekijöillä (protrombiinilla, fibrinogeenilla) on tämä rakenne.
- Ovat reseptoreita, jotka ovat vuorovaikutuksessa efektorin – pienen ei-proteiinimolekyylin – kanssa. Jälkimmäinen, liittyessään proteiiniin, johtaa muutokseen sen konformaatiossa, mikä johtaa tiettyyn solunsisäiseen vasteeseen.
- Suorita hormonaalista toimintaa. Glykoproteiineja ovat gonadotrooppiset, adrenokortikotrooppiset ja kilpirauhasta stimuloivat hormonit.
- Kuljettaa veressä olevia aineita ja ioneja solukalvon läpi (transferriini, transkortiini, albumiini, Na+, K+ -ATPaasi).
Glykoproteiinientsyymejä ovat koliiniesteraasi ja nukleaasi.
Lisätietoja proteoglykaaneista
Yleensä monimutkainen proteoglykaaniproteiini sisältää rakenteessaan suuria hiilihydraattiketjuja, joissa on toistuvia disakkaridijäämiä, jotka koostuvat jonkinlaisesta uronihaposta ja aminosokerista. Oligo- tai polysakkaridiketjuja kutsutaan glykaaneiksi. Edellinen sisältää yleensä 2-10 monomeeriyksikköä.
Hiilihydraattiketjujen rakenteesta riippuen niistä erotetaan erilaisia, esim. hapanheteropolysakkaridit, joissa on suuri määrä happamia ryhmiä tai glykosaminoglykaaneja, mukaan lukien aminoryhmät. Jälkimmäiset sisältävät:
- Hyaluronihappo, jota käytetään aktiivisesti kosmetologiassa.
- Hepariini, joka estää veren hyytymistä.
- Kerataanisulfaatit ovat ruston ja sarveiskalvon komponentteja.
- Kondroitiinisulfaatit ovat osa rustoa ja nivelnestettä.
Nämä polymeerit ovat proteoglykaanien komponentteja, jotka täyttävät solujen välisen tilan, pidättävät vettä, voitelevat nivelten liikkuvia osia ja ovat niiden rakenneosia. Proteoglykaanien hydrofiilisyys (hyvä liukoisuus veteen) mahdollistaa sen, että ne voivat luoda esteen suurille molekyyleille ja mikro-organismeille solujen välisessä tilassa. Niiden avulla luodaan hyytelömäinen matriisi, johon upotetaan muiden tärkeiden proteiinien, kuten kollageenin, kuidut. Sen säikeet proteoglykaaniväliaineessa ovat puun muotoisia.
Lipoproteiinien ominaisuudet ja tyypit
Monimutkaisella proteiinilipoproteiinilla on hyvin määritelty kaksoishydrofiilinen ja hydrofobinen luonne. Molekyylin ytimen (hydrofobinen osa) muodostavat ei-polaariset kolesteroliesterit ja triasyyliglyseridit.
Hydrofiilisen alueen ulkopuolella ovat proteiiniosa, fosfolipidit, kolesteroli. Lipoproteiiniproteiineja on useita tyyppejä niiden rakenteesta riippuen.
Lipoproteiinien pääluokat:
- High density kompleksiproteiini (HDL, α-lipoproteiinit). Siirtää kolesterolia maksaan ja perifeerisiin kudoksiin.
- Mataliheys (LDL, β-lipoproteiinit). Paitsikolesterolia kuljettavat triasyyliglyseridit ja fosfolipidit.
- Erittäin pieni tiheys (VLDL, pre-β-lipoproteiinit). Suorita toiminto, joka on samanlainen kuin LDL.
- Kylomikronia (XM). Kuljettaa rasvahappoja ja kolesterolia suolistosta ruokailun jälkeen.
Tällainen verisuonipatologia, kuten ateroskleroosi, johtuu erityyppisten lipoproteiinien väärästä suhteesta veressä. Koostumuksen ominaisuuksien mukaan fosfolipidien rakenteessa (HDL:stä kylomikroniin) voidaan tunnistaa useita suuntauksia: proteiinin (80 - 10 %) ja fosfolipidien osuuden lasku, triasyyliglyseridien prosenttiosuuden kasvu (20 - 90 %).
Metalloproteiinien joukossa on monia tärkeitä entsyymejä
Metalloproteiini voi sisältää useiden metallien ioneja. Niiden läsnäolo vaikuttaa substraatin orientaatioon entsyymin aktiivisessa (katalyyttisessä) kohdassa. Metalli-ionit sijaitsevat aktiivisessa paikassa ja niillä on tärkeä rooli katalyyttisessä reaktiossa. Usein ioni toimii elektronin vastaanottajana.
Esimerkkejä entsymaattisten metalloproteiinien rakenteen sisältämistä metalleista:
- Kupari sisältyy sytokromioksidaasin koostumukseen, joka yhdessä hemin kanssa sisältää tämän metallin ionin. Entsyymi osallistuu ATP:n muodostukseen hengitysketjun toiminnan aikana.
- Rauta sisältää entsyymejä, kuten ferritiiniä, joka suorittaa raudan kerrostumisen soluun; transferriini - raudan kantaja veressä; katalaasi on vastuussa vetyperoksidin neutralointireaktiosta.
- Sinkki on metallin ominaisuusalkoholidehydrogenaasi, joka osallistuu etyyli- ja vastaavien alkoholien hapetukseen; laktaattidehydrogenaasi - entsyymi maitohapon metaboliassa; hiilihappoanhydraasi katalysoi hiilihapon muodostumista CO2:sta ja H2O:sta; alkalinen fosfataasi, joka suorittaa fosforihappoesterien hydrolyyttisen pilkkomisen erilaisilla yhdisteillä; α2-makroglobuliini on proteaasin vastainen veren proteiini.
- Selenium on osa tyroperoksidaasia, joka osallistuu kilpirauhashormonien muodostukseen; glutationiperoksidaasi, joka toimii antioksidanttina.
- Kalsium on ominaista α-amylaasin rakenteelle, entsyymille, joka hajottaa tärkkelyksen hydrolyyttisesti.
Fosfoproteiinit
Mitä fosfoproteiinien kompleksiset proteiinit sisältävät? Tälle luokalle on ominaista fosfaattiryhmän läsnäolo, joka liittyy proteiiniosaan hydroksyylin (tyrosiini, seriini tai treoniini) kanssa aminohappojen kautta. Mikä on fosforihapon tehtävä proteiinirakenteessa? Se muuttaa molekyylin rakennetta, antaa sille varauksen, lisää liukoisuutta, vaikuttaa proteiinin ominaisuuksiin. Esimerkkejä fosfoproteiineista ovat maidon kaseiini ja munaalbumiini, mutta entsyymit kuuluvat enimmäkseen tähän monimutkaisten proteiinien luokkaan.
Fosfaattiryhmällä on tärkeä toiminnallinen rooli, koska monet proteiinit eivät ole pysyvästi sitoutuneet siihen. Fosforylaatio- ja defosforylaatioprosesseja tapahtuu jatkuvasti solussa. Tämän seurauksena proteiinien työn säätely suoritetaan. Esimerkiksi jos histonit ovat proteiineja, jotka liittyvät nukleiinihappoihin, ne menevät ohifosforyloituneeseen tilaan, niin genomin (geneettisen materiaalin) aktiivisuus lisääntyy. Sellaisten entsyymien, kuten glykogeenisyntaasin ja glykogeenifosforylaasin, aktiivisuus riippuu fosforylaatiosta.
Nukleoproteiinit
Nukleoproteiinit ovat proteiineja, jotka liittyvät nukleiinihappoihin. Ne ovat olennainen osa geneettisen materiaalin varastointia ja säätelyä, proteiinisynteesiä suorittavien ribosomien työtä. Virusten yksinkertaisimpia elämänmuotoja voidaan kutsua ribo- ja deoksiribonukleoproteiineiksi, koska ne koostuvat geneettisestä materiaalista ja proteiineista.
Kuinka deoksiribonukleiinihappo (DNA) ja histonit ovat vuorovaikutuksessa? Kromatiinissa erotetaan 2 tyyppiä DNA:han liittyviä proteiineja (histoni ja ei-histoni). Ensimmäiset ovat mukana DNA:n tiivistymisen alkuvaiheessa. Nukleiinihappomolekyyli kietoutuu proteiinien ympärille muodostaen nukleosomeja. Tuloksena oleva lanka on samanlainen kuin helmet, ne muodostavat superkierteisen rakenteen (kromatiinifibriili) ja superkelan (interfaasikromoneema). Histoniproteiinien ja korkeamman tason proteiinien vaikutuksesta se saa aikaan tuhansia kertoja pienentyneen DNA:n ulottuvuuden. Proteiinien tärkeyden arvioimiseksi riittää kromosomien koon ja nukleiinihapon pituuden vertailu (vastaavasti 6-9 cm ja 10-6 µm).
Mitä ovat kromoproteiinit
Kromoproteiinit sisältävät hyvin erilaisia ryhmiä, joilla on vain yksi yhteinen piirre - värin esiintyminen proteesissa. Tämän luokan monimutkaiset proteiinit jaetaan: hemoproteiineihin (sisältää rakenteessa hemiä), verkkokalvon proteiineihin (A-vitamiini), flavoproteiineihin (B2-vitamiini),kobamidiproteiinit (B12-vitamiini).
Hemoproteiinit luokitellaan toimintojensa mukaan ei-entsymaattisiin (hemoglobiini ja myoglobiiniproteiini) ja entsyymeihin (sytokromit, katalaasi, peroksidaasi).
Flavoproteiinit sisältävät proteesina B2-vitamiinin flaviinimononukleotidin (FMN) tai flaviiniadeniinidinukleotidin (FAD) johdannaisia. Nämä entsyymit osallistuvat myös redox-transformaatioihin. Näitä ovat oksidoreduktaasit.
Mitä sytokromit ovat?
Kuten yllä on kuvattu, hemi koostuu porfyriinistä. Sen rakenne sisältää 4 pyrrolirengasta ja rautametallia. Erityinen ryhmä hemientsyymejä - sytokromit, jotka eroavat aminohappojen koostumuksesta ja peptidiketjujen lukumäärästä, ovat erikoistuneet suorittamaan redox-reaktioita, jotka varmistavat elektronien siirron hengitysketjussa. Nämä entsyymit osallistuvat mikrosomaaliseen hapettumiseen - ksenobioottien biotransformaation alkureaktioihin, jotka johtavat niiden neutraloitumiseen, ja monien eksogeenisten ja eksogeenisten aineiden, esimerkiksi steroidien, tyydyttyneiden rasvahappojen, vaihtoon.
Proteesiryhmän vaikutus
Proteesiryhmä, joka on osa monimutkaisia proteiineja, vaikuttaa sen ominaisuuksiin: muuttaa varausta, liukoisuutta, termoplastisuutta. Esimerkiksi fosforihappotähteillä tai monosakkarideilla on tällainen vaikutus. Monimutkaisen proteiinin koostumukseen sisältyvä hiilihydraattiosa suojaa sitä proteolyysiltä (tuhoaminen hydrolyysiprosessin seurauksena), vaikuttaa molekyylien tunkeutumiseen solun läpikalvo, niiden eritys ja lajittelu. Lipidifragmentti mahdollistaa proteiinikanavien luomisen huonosti vesiliukoisten (hydrofobisten) yhdisteiden kuljettamiseen.
Monimutkaisten proteiinien rakenne ja toiminnot ovat täysin riippuvaisia proteettisesta ryhmästä. Esimerkiksi hemoglobiinissa oleva rautaa sisältävä hemi sitoo happea ja hiilidioksidia. Histonien, protamiinien ja DNA:n tai RNA:n vuorovaikutuksen seurauksena muodostuvien nukleoproteiinien ansiosta geneettinen materiaali on suojattu, varastoitu tiiviisti ja RNA sitoutuu proteiinisynteesin aikana. Nukleoproteiinit ovat stabiileja proteiinien ja nukleiinihappojen komplekseja.
Johtopäätös
Siksi monimutkaiset proteiinit suorittavat kehossa monenlaisia toimintoja. Siksi makro- ja mikroravinteiden saanti on erittäin tärkeää terveyden ylläpitämisen kann alta. Metallit ovat osa monia entsyymejä. Tietäen biokemian, terveytesi ominaispiirteet ja asuinpaikan ekologisen tilan voit muokata omaa ruokavaliotasi. Osoita esimerkiksi alueita, joille on ominaista minkä tahansa elementin alijäämä. Sen lisääminen ruokavalioon lisäravinteiden muodossa mahdollistaa puutteen korvaamisen.
