Olbaltumvielu uzbūve un darbība

Olbaltumvielas ir ļoti svarīgas molekulas, kas ir būtiskas visiem dzīvajiem organismiem. Pēc sausa svara olbaltumvielas ir lielākā šūnu vienība. Olbaltumvielas ir iesaistītas praktiski visās šūnu funkcijās, un katrai lomai tiek veltīts atšķirīgs olbaltumvielu veids, veicot uzdevumus, sākot no vispārēja šūnu atbalsta līdz šūnu signalizēšanai un pārvietošanai. Kopumā ir septiņi olbaltumvielu veidi.

Olbaltumvielas

Olbaltumvielas organismā tiek sintezētas, izmantojot procesu, ko sauc tulkošana. Tulkošana notiek citoplazma un ietver konvertēšanu ģenētiskie kodi olbaltumvielās. Ģenētiskie kodi tiek samontēti DNS transkripcijas laikā, kur DNS tiek dekodēts RNS. Šūnu struktūras sauc ribosomas pēc tam palīdziet transkribēt RNS polipeptīdu ķēdēs, kuras jāpārveido, lai tās kļūtu par funkcionējošām olbaltumvielām.

Aminoskābes ir visu olbaltumvielu sastāvdaļa neatkarīgi no to funkcijas. Olbaltumvielas parasti ir 20 ķēdes aminoskābes. Cilvēka ķermenis var izmantot šo pašu 20 aminoskābju kombinācijas, lai iegūtu jebkuru nepieciešamo olbaltumvielu. Lielākajai daļai aminoskābju ir strukturāla veidne, kurā alfa ogleklis ir piesaistīts šādām formām:

• Ūdeņraža atoms (H)
• Karboksilgrupa (-COOH)
• Aminogrupa (-NH2)
• "Mainīgā" grupa

Dažādos aminoskābju veidos par mainīgo ir atbildīga "mainīgā" grupa, jo visām tām ir ūdeņraža, karboksilgrupas un aminogrupas saites.

Aminoskābes tiek savienotas caur dehidratācijas sintēzi, līdz tās veido peptīdu saites. Kad ar šīm saitēm ir saistītas vairākas aminoskābes, veidojas polipeptīdu ķēde. Viena vai vairākas polipeptīdu ķēdes, kas savītas 3D formā, veido olbaltumvielu.

Var būt olbaltumvielu struktūra lodveida vai šķiedrains atkarībā no tā īpašās lomas (katrs proteīns ir specializēts). Globular proteīni parasti ir kompakti, šķīstoši un sfēriski. Šķiedru olbaltumvielas parasti ir iegarenas un nešķīst. Globulariem un šķiedru proteīniem var būt viena vai vairāku veidu olbaltumvielu struktūras.

Tur ir četri strukturālie līmeņi olbaltumvielu daudzums: primārais, sekundārais, terciārais un kvartāra. Šie līmeņi nosaka olbaltumvielu formu un funkcijas, un tos atšķir viens no otra ar sarežģītības pakāpi polipeptīdu ķēdē. Primārais līmenis ir visvienkāršākais un rudimentārākais, savukārt kvartāra līmenis raksturo sarežģītu sasaisti.

Viena olbaltumvielu molekula var saturēt vienu vai vairākus no šiem olbaltumvielu struktūras līmeņiem, un olbaltumvielu struktūra un sarežģītība nosaka tā darbību. Piemēram, kolagēnam ir spirāles formas spirālveida forma, kas ir gara, stīva, stipra un virvēm līdzīga - kolagēns ir lielisks atbalsta sniegšanai. Hemoglobīns, no otras puses, ir globular proteīns, kas ir salocīts un kompakts. Tās sfēriskā forma ir noderīga manevrēšanai cauri asinsvadi.

Pavisam ir septiņi dažādi olbaltumvielu veidi, zem kuriem visi proteīni ietilpst. Tie ietver antivielas, kontraktilās olbaltumvielas, fermentus, hormonālos proteīnus, strukturālos proteīnus, uzglabāšanas proteīnus un transporta proteīnus.

Antivielas ir specializētas olbaltumvielas, kas aizsargā ķermeni pret antigēniem vai svešiem iebrucējiem. Viņu spēja ceļot pa asinsrite ļauj tos izmantot imūnsistēma identificēt un aizsargāties pret baktērijām, vīrusiem un citiem svešiem iebrucējiem asinīs. Vienīgais veids, kā antivielas neitralizē antigēnus, ir imobilizēt tās, lai tās varētu iznīcināt baltās asins šūnas.

Kontraktilās olbaltumvielas ir atbildīgi par muskulis saraušanās un kustība. Šo olbaltumvielu piemēri ir aktīns un miozīns. Eikarioti parasti satur daudz aktīna, kas kontrolē muskuļu kontrakcijas, kā arī šūnu kustības un dalīšanās procesus. Miozīns piešķir aktīna uzdevumus, piegādājot tam enerģiju.

Fermenti ir olbaltumvielas, kas atvieglo un paātrina bioķīmiskās reakcijas, tāpēc tos bieži sauc par katalizatoriem. Pie ievērojamiem fermentiem pieder laktāze un pepsīns, olbaltumvielas, kas pazīstamas ar viņu lomu gremošanas medicīniskajos apstākļos un īpašās diētās. Laktozes nepanesamību izraisa laktāzes deficīts - ferments, kas noārda pienā atrodamo cukura laktozi. Pepsīns ir gremošanas enzīms, kas darbojas kuņģī, lai sadalītu olbaltumvielas pārtikā - šī enzīma trūkums izraisa gremošanas traucējumus.

Citi ir gremošanas enzīmu piemēri klāt siekalās: siekalu amilāze, siekalu kallikreīns un lingvāla lipāze visi veic svarīgas bioloģiskās funkcijas. Siekalu amilāze ir primārais enzīms, kas atrodams siekalās, un tas sadala cieti cukurā.

Hormonālie proteīni ir kurjera proteīni, kas palīdz koordinēt noteiktas ķermeņa funkcijas. Kā piemērus var minēt insulīnu, oksitocīnu un somatotropīnu.

Insulīns regulē glikozes metabolismu, kontrolējot cukura līmeni asinīs organismā, stimulē oksitocīns kontrakcijas dzemdību laikā, un somatotropīns ir augšanas hormons, kas veicina olbaltumvielu ražošanu muskuļos šūnas.

Strukturālie proteīni ir šķiedrainas un stīgas, šī veidošanās padara tās ideālas dažādu citu olbaltumvielu, piemēram, keratīna, kolagēna un elastīna, atbalstam.

Keratīni stiprina tādus aizsargājošus apvalkus kā āda, mati, spalvas, spalvas, ragi un knābji. Kolagēns un elastīns nodrošina atbalstu saistaudi kā cīpslas un saites.

Uzglabāšanas olbaltumvielas rezervējiet aminoskābes ķermenim, līdz gatavs lietošanai. Uzglabāšanas olbaltumvielu piemēri ir ovalbumīns, kas atrodams olu baltumos, un kazeīns, piena proteīns. Feritīns ir vēl viens proteīns, kas glabā dzelzi transporta proteīnā - hemoglobīnā.

Transporta olbaltumvielas ir nesējproteīni, kas ķermenī pārvieto molekulas no vienas vietas uz otru. Hemoglobīns ir viens no tiem un ir atbildīgs par skābekļa transportēšanu caur asinīm caur sarkanās asins šūnas. Citohromi, vēl viens transporta olbaltumvielu veids, darbojas elektronu transportēšanas ķēde kā elektronu nesējproteīni.