Duża ilość substancji organicznych, które składają się na żywą komórkę, charakteryzuje się dużymi rozmiarami cząsteczek i jest biopolimerami. Należą do nich białka, które stanowią od 50 do 80% suchej masy całej komórki. Monomery białkowe to aminokwasy połączone ze sobą wiązaniami peptydowymi. Makrocząsteczki białek mają kilka poziomów organizacji i pełnią szereg ważnych funkcji w komórce: budulcowej, ochronnej, katalitycznej, motorycznej itp. W naszym artykule rozważymy cechy strukturalne peptydów, a także podamy przykłady białek globularnych i fibrylarnych które tworzą ludzkie ciało.
Kształty organizacji makrocząsteczek polipeptydowych
Reszty aminokwasowe są kolejno połączone ze sobą silnymi wiązaniami kowalencyjnymi zwanymipeptyd. Są dość mocne i utrzymują w stabilnym stanie pierwotną strukturę białka, która ma postać łańcucha. Postać wtórna występuje, gdy łańcuch polipeptydowy jest skręcony w alfa helisę. Jest stabilizowany dodatkowo powstającymi wiązaniami wodorowymi. Trzeciorzędowa lub natywna konfiguracja ma fundamentalne znaczenie, ponieważ większość białek globularnych w żywej komórce ma właśnie taką strukturę. Spirala jest upakowana w formie kuli lub kuli. Jego stabilność wynika nie tylko z pojawienia się nowych wiązań wodorowych, ale także z tworzenia mostków dwusiarczkowych. Powstają w wyniku oddziaływania atomów siarki tworzących aminokwas cysteinę. Ważną rolę w tworzeniu struktury trzeciorzędowej odgrywają oddziaływania hydrofilowe i hydrofobowe między grupami atomów w strukturze peptydu. Jeśli globularne białko łączy się z tymi samymi cząsteczkami poprzez składnik niebiałkowy, na przykład jon metalu, wówczas powstaje konfiguracja czwartorzędowa - najwyższa forma organizacji polipeptydu.
Białka fibrylarne
Funkcje kurczliwości, motoryki i budowy w komórce są wykonywane przez białka, których makrocząsteczki wyglądają jak cienkie nitki - fibryle. Polipeptydy tworzące włókna skóry, włosów i paznokci są klasyfikowane jako gatunki fibrylarne. Najbardziej znane z nich to kolagen, keratyna i elastyna. Nie rozpuszczają się w wodzie, ale mogą w niej pęcznieć, tworząc lepką i lepką masę. Peptydy o strukturze liniowej są również częścią włókien wrzeciona rozszczepienia, tworząc aparat mitotyczny komórki. Oni sąprzyczepiają się do chromosomów, kurczą i rozciągają do biegunów komórki. Proces ten obserwuje się w anafazie mitozy – podziale komórek somatycznych organizmu, a także w redukcji i równych etapach podziału komórek rozrodczych – mejozie. W przeciwieństwie do białka kulistego, włókienka są w stanie szybko się rozciągać i kurczyć. Rzęski rzęsek-butów, wici zielonej eugleny czy jednokomórkowe glony - chlamydomony zbudowane są z włókienek i pełnią funkcje ruchu w najprostszych organizmach. Skurcz białek mięśniowych – aktyny i miozyny, które wchodzą w skład tkanki mięśniowej, warunkują różne ruchy mięśni szkieletowych i utrzymują szkielet mięśniowy ludzkiego ciała.
Struktura białek globularnych
Peptydy - nośniki cząsteczek różnych substancji, białka ochronne - immunoglobuliny, hormony - to niepełna lista białek, których trzeciorzędowa struktura ma postać kuli - globulek. We krwi znajdują się pewne białka, które mają na swojej powierzchni określone obszary - centra aktywne. Za ich pomocą rozpoznają i przyczepiają do siebie cząsteczki substancji biologicznie czynnych wytwarzanych przez gruczoły wydzielnicze mieszanej i wewnętrznej. Za pomocą białek globularnych do określonych komórek organizmu ludzkiego dostarczane są hormony tarczycy i gruczołów płciowych, nadnerczy, grasicy, przysadki, wyposażone w specjalne receptory do ich rozpoznawania.
Polipeptydy błonowe
Płynno-mozaikowy model struktury błon komórkowych jest najlepiej dostosowany do ich ważnych funkcji: bariery,receptor i transport. Zawarte w nim białka realizują transport jonów i cząstek niektórych substancji, takich jak glukoza, aminokwasy itp. Właściwości globularnych białek nośnikowych można badać na przykładzie pompy sodowo-potasowej. Przeprowadza przejście jonów z komórki do przestrzeni międzykomórkowej i odwrotnie. Jony sodu nieustannie przemieszczają się do środka cytoplazmy komórki, a kationy potasu nieustannie przemieszczają się z komórki. Naruszenie pożądanego stężenia tych jonów prowadzi do śmierci komórki. Aby zapobiec temu zagrożeniu, w błonę komórkową wbudowane jest specjalne białko. Struktura białek kulistych jest taka, że niosą one kationy Na+ i K+wbrew gradientowi stężeń z wykorzystaniem energii kwasu adenozynotrifosforowego.
Struktura i funkcja insuliny
Białka rozpuszczalne o strukturze sferycznej, które występują w postaci trzeciorzędowej, pełnią funkcję regulatorów metabolizmu w organizmie człowieka. Insulina jest wytwarzana przez komórki beta wysepek Langerhansa i kontroluje poziom glukozy we krwi. Składa się z dwóch łańcuchów polipeptydowych (form α i β) połączonych kilkoma mostkami dwusiarczkowymi. Są to wiązania kowalencyjne, które powstają między cząsteczkami aminokwasu zawierającego siarkę – cysteiny. Hormon trzustkowy składa się głównie z uporządkowanej sekwencji jednostek aminokwasowych zorganizowanych w formie alfa helisy. Niewielka jego część ma postać struktury β i reszt aminokwasowych bez ścisłej orientacji w przestrzeni.
Hemoglobina
Klasyczny przykład peptydów globularnychBiałkiem we krwi, które powoduje czerwony kolor krwi, jest hemoglobina. Białko zawiera cztery regiony polipeptydowe w postaci helis alfa i beta, które są połączone niebiałkowym składnikiem - hemem. Jest reprezentowany przez jon żelaza, który wiąże łańcuchy polipeptydowe w jedno potwierdzenie związane z formą czwartorzędową. Cząsteczki tlenu są przyłączone do cząsteczki białka (w tej postaci nazywa się to oksyhemoglobiną), a następnie są transportowane do komórek. Zapewnia to normalny przebieg procesów dysymilacji, ponieważ w celu uzyskania energii komórka utlenia substancje organiczne, które do niej dostały się.
Rola białka krwi w transporcie gazów
Oprócz tlenu, hemoglobina może również wiązać dwutlenek węgla. Dwutlenek węgla jest produktem ubocznym katabolicznych reakcji komórkowych i musi zostać usunięty z komórek. Jeśli wdychane powietrze zawiera tlenek węgla - tlenek węgla, to jest w stanie utworzyć silne wiązanie z hemoglobiną. W tym przypadku bezbarwna i bezwonna substancja toksyczna w procesie oddychania szybko przenika do komórek organizmu, powodując zatrucie. Szczególnie wrażliwe na wysokie stężenia tlenku węgla są struktury mózgu. Występuje paraliż ośrodka oddechowego zlokalizowanego w rdzeniu przedłużonym, co prowadzi do śmierci z powodu uduszenia.
W naszym artykule zbadaliśmy strukturę, strukturę i właściwości peptydów, a także podaliśmy przykłady białek globularnych, które pełnią szereg ważnych funkcji w ludzkim ciele.
