Ένας διάσημος φιλόσοφος είπε κάποτε: «Η ζωή είναι μια μορφή ύπαρξης πρωτεϊνικών σωμάτων». Και είχε απόλυτο δίκιο, γιατί αυτή η οργανική ουσία είναι η βάση των περισσότερων οργανισμών. Η πρωτεΐνη τεταρτοταγούς δομής έχει την πιο πολύπλοκη δομή και μοναδικές ιδιότητες. Το άρθρο μας θα είναι αφιερωμένο σε αυτόν. Θα εξετάσουμε επίσης τη δομή των μορίων πρωτεΐνης.
Τι είναι η οργανική ύλη
Μια μεγάλη ομάδα οργανικών ουσιών ενώνεται με μια κοινή ιδιότητα. Αποτελούνται από πολλά χημικά στοιχεία. Ονομάζονται βιολογικά. Αυτά είναι το υδρογόνο, το οξυγόνο, ο άνθρακας και το άζωτο. Σχηματίζουν οργανικές ουσίες.
Ένα άλλο κοινό χαρακτηριστικό είναι ότι είναι όλα βιοπολυμερή. Αυτά είναι μεγάλα μακρομόρια. Αποτελούνται από μεγάλο αριθμό επαναλαμβανόμενων μονάδων που ονομάζονται μονομερή. Για τους υδατάνθρακες, αυτοί είναι μονοσακχαρίτες, για τα λιπίδια, η γλυκερίνη και τα λιπαρά οξέα. Αλλά το DNA και το RNA αποτελούνται από νουκλεοτίδια.
Χημικόδομή πρωτεϊνών
Τα μονομερή πρωτεΐνης είναι αμινοξέα, καθένα από τα οποία έχει τη δική του χημική δομή. Αυτό το μονομερές βασίζεται σε ένα άτομο άνθρακα, σχηματίζει τέσσερις δεσμούς. Το πρώτο από αυτά - με άτομο υδρογόνου. Και το δεύτερο και το τρίτο, αντίστοιχα, σχηματίζονται με μια αμινο και καρβοξική ομάδα. Καθορίζουν όχι μόνο τη δομή των μορίων του βιοπολυμερούς, αλλά και τις ιδιότητές τους. Η τελευταία ομάδα σε ένα μόριο αμινοξέος ονομάζεται ρίζα. Αυτή είναι ακριβώς η ομάδα ατόμων στην οποία όλα τα μονομερή διαφέρουν μεταξύ τους, γεγονός που προκαλεί μια τεράστια ποικιλία πρωτεϊνών και ζωντανών όντων.
Δομή ενός μορίου πρωτεΐνης
Ένα από τα χαρακτηριστικά αυτών των οργανικών είναι ότι μπορούν να υπάρχουν σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης. Αυτή είναι η πρωτογενής, δευτερογενής, τριτοταγής, τεταρτοταγής δομή της πρωτεΐνης. Καθένα από αυτά έχει συγκεκριμένες ιδιότητες και ιδιότητες.
Κύρια δομή
Αυτή η δομή πρωτεΐνης είναι η απλούστερη σε δομή. Είναι μια αλυσίδα αμινοξέων που συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς. Σχηματίζονται μεταξύ των αμινο και καρβοξυ ομάδων γειτονικών μορίων.
Δευτερεύουσα δομή
Όταν μια αλυσίδα αμινοξέων τυλίγεται σε μια έλικα, σχηματίζεται η δευτερογενής δομή μιας πρωτεΐνης. Ο δεσμός σε ένα τέτοιο μόριο ονομάζεται υδρογόνο και τα άτομα του σχηματίζουν τα ίδια στοιχεία στις λειτουργικές ομάδες των αμινοξέων. Σε σύγκριση με τα πεπτίδια, έχουν πολύ λιγότερη δύναμη, αλλά είναι σε θέση να κρατήσουν αυτή τη δομή.
Τριτογενής δομή
Αλλά η επόμενη δομή είναι μια μπάλα μέσα στην οποία συστρέφεται μια σπείρα αμινοξέων. Ονομάζεται επίσης σφαιρίδιο. Υπάρχει λόγω των δεσμών που προκύπτουν μεταξύ των υπολειμμάτων μόνο ενός συγκεκριμένου αμινοξέος - κυστεΐνης. Ονομάζονται δισουλφίδια. Αυτή η δομή υποστηρίζεται επίσης από υδρόφοβους και ηλεκτροστατικούς δεσμούς. Τα πρώτα είναι το αποτέλεσμα της έλξης μεταξύ αμινοξέων στο υδάτινο περιβάλλον. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, τα υδρόφοβα υπολείμματά τους πρακτικά «κολλάνε μεταξύ τους», σχηματίζοντας ένα σφαιρίδιο. Επιπλέον, οι ρίζες αμινοξέων έχουν αντίθετα φορτία που ελκύουν η μία την άλλη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πρόσθετους ηλεκτροστατικούς δεσμούς.
Πρωτεΐνη τεταρτοταγούς δομής
Η τεταρτοταγής δομή μιας πρωτεΐνης είναι η πιο σύνθετη. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της συγχώνευσης πολλών σφαιριδίων. Μπορούν να διαφέρουν τόσο στη χημική σύνθεση όσο και στη χωρική οργάνωση. Εάν μια πρωτεΐνη τεταρτοταγούς δομής σχηματίζεται μόνο από υπολείμματα αμινοξέων, είναι απλό. Τέτοια βιοπολυμερή ονομάζονται επίσης πρωτεΐνες. Αλλά εάν σε αυτά τα μόρια συνδέονται μη πρωτεϊνικά συστατικά, εμφανίζονται πρωτεΐνες. Τις περισσότερες φορές, αυτός είναι ένας συνδυασμός αμινοξέων με υδατάνθρακες, υπολείμματα νουκλεϊκού και φωσφορικού οξέος, λιπίδια, μεμονωμένα άτομα σιδήρου και χαλκού. Στη φύση είναι επίσης γνωστά σύμπλοκα πρωτεϊνών με φυσικές χρωστικές ουσίες - χρωστικές. Αυτή η δομή των μορίων πρωτεΐνης είναι πιο περίπλοκη.
Η χωρική μορφή της τεταρτοταγούς δομής μιας πρωτεΐνης είναιορίζοντας τις ιδιότητές του. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα νηματώδη ή ινιδώδη βιοπολυμερή δεν διαλύονται στο νερό. Επιτελούν βασικές λειτουργίες για τους ζωντανούς οργανισμούς. Έτσι, οι μυϊκές πρωτεΐνες ακτίνη και μυοσίνη παρέχουν κίνηση και η κερατίνη είναι η βάση της τρίχας του ανθρώπου και των ζώων. Οι σφαιρικές ή σφαιρικές πρωτεΐνες της τεταρτοταγούς δομής είναι πολύ διαλυτές στο νερό. Ο ρόλος τους στη φύση είναι διαφορετικός. Τέτοιες ουσίες μπορούν να μεταφέρουν αέρια όπως η αιμοσφαιρίνη του αίματος, να διασπούν τρόφιμα όπως η πεψίνη ή να επιτελούν προστατευτική λειτουργία όπως τα αντισώματα.
Ιδιότητες πρωτεΐνης
Μια τεταρτοταγής πρωτεΐνη, ειδικά μια σφαιρική, μπορεί να αλλάξει τη δομή της. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων. Αυτά είναι συνήθως υψηλές θερμοκρασίες, πυκνά οξέα ή βαρέα μέταλλα.
Αν ένα μόριο πρωτεΐνης ξετυλιχθεί σε μια αλυσίδα αμινοξέων, αυτή η ιδιότητα ονομάζεται μετουσίωση. Αυτή η διαδικασία είναι αναστρέψιμη. Αυτή η δομή είναι ικανή να σχηματίσει ξανά σφαιρίδια μορίων. Αυτή η αντίστροφη διαδικασία ονομάζεται renaturation. Εάν τα μόρια αμινοξέων απομακρυνθούν το ένα από το άλλο και σπάσουν οι πεπτιδικοί δεσμοί, επέρχεται αποικοδόμηση. Αυτή η διαδικασία είναι μη αναστρέψιμη. Μια τέτοια πρωτεΐνη δεν μπορεί να αποκατασταθεί. Η καταστροφή έγινε από τον καθένα μας όταν τηγανίσαμε αυγά.
Έτσι, η τεταρτοταγής δομή μιας πρωτεΐνης είναι ο τύπος δεσμού που σχηματίζεται σε ένα δεδομένο μόριο. Είναι αρκετά ισχυρό, αλλά υπό την επίδραση ορισμένων παραγόντων μπορεί να καταρρεύσει.
