Μια σύνθετη πρωτεΐνη, εκτός από το ίδιο το πρωτεϊνικό συστατικό, περιέχει μια επιπλέον ομάδα διαφορετικής φύσης (προσθετική). Οι υδατάνθρακες, τα λιπίδια, τα μέταλλα, τα υπολείμματα φωσφορικού οξέος, τα νουκλεϊκά οξέα δρουν ως αυτό το συστατικό. Αυτό το άρθρο θα σας πει πόσο διαφέρουν οι απλές πρωτεΐνες από τις σύνθετες, σε ποιους τύπους χωρίζονται αυτές οι ουσίες και ποια είναι τα χαρακτηριστικά τους. Η κύρια διαφορά μεταξύ των υπό εξέταση ουσιών είναι η σύνθεσή τους.
Σύνθετες πρωτεΐνες: Ορισμός
Πρόκειται για ουσίες δύο συστατικών, οι οποίες περιλαμβάνουν μια απλή πρωτεΐνη (πεπτιδικές αλυσίδες) και μια μη πρωτεϊνική ουσία (προσθετική ομάδα). Κατά τη διαδικασία της υδρόλυσης τους, σχηματίζονται αμινοξέα, ένα μη πρωτεϊνικό μέρος και προϊόντα αποσύνθεσης. Πώς διαφέρουν οι απλές πρωτεΐνες από τις σύνθετες; Τα πρώτα αποτελούνται μόνο από αμινοξέα.
Ταξινόμηση και χαρακτηρισμός σύνθετων πρωτεϊνών
Αυτές οι ουσίες χωρίζονται σε τύπους ανάλογα με τον τύπο της πρόσθετης ομάδας. Σε κομπλεξικόοι πρωτεΐνες περιλαμβάνουν:
- Οι γλυκοπρωτεΐνες είναι πρωτεΐνες των οποίων τα μόρια περιέχουν ένα υπόλειμμα υδατανθράκων. Ανάμεσά τους διακρίνονται οι πρωτεογλυκάνες (συστατικά του μεσοκυττάριου χώρου), οι οποίες περιλαμβάνουν βλεννοπολυσακχαρίτες στη δομή τους. Οι γλυκοπρωτεΐνες περιλαμβάνουν ανοσοσφαιρίνες.
- Οι λιποπρωτεΐνες περιλαμβάνουν ένα λιπιδικό συστατικό. Αυτές περιλαμβάνουν απολιποπρωτεΐνες, οι οποίες επιτελούν τη λειτουργία της μεταφοράς λιπιδίων.
- Οι μεταλλοπρωτεΐνες περιέχουν ιόντα μετάλλων (χαλκό, μαγγάνιο, σίδηρο κ.λπ.) συνδεδεμένα μέσω μιας αλληλεπίδρασης δότη-δέκτη. Αυτή η ομάδα δεν περιλαμβάνει πρωτεΐνες αίμης, οι οποίες περιλαμβάνουν ενώσεις του δακτυλίου προφυρίνης με σίδηρο και ενώσεις παρόμοιες στη δομή τους (ιδιαίτερα χλωροφύλλη).
- Οι νουκλεοπρωτεΐνες είναι πρωτεΐνες που έχουν μη ομοιοπολικούς δεσμούς με νουκλεϊκά οξέα (DNA, RNA). Αυτά περιλαμβάνουν τη χρωματίνη, ένα συστατικό των χρωμοσωμάτων.
- 5. Οι φωσφοπρωτεΐνες, οι οποίες περιλαμβάνουν καζεΐνη (μια σύνθετη πρωτεΐνη τυροπήγματος), περιλαμβάνουν ομοιοπολικά συνδεδεμένα υπολείμματα φωσφορικού οξέος.
Οι χρωμοπρωτεΐνες ενώνονται με το χρώμα του προσθετικού συστατικού. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει πρωτεΐνες αίμης, χλωροφύλλες και φλαβοπρωτεΐνες
Χαρακτηριστικά των γλυκοπρωτεϊνών και των πρωτεογλυκανών
Αυτές οι πρωτεΐνες είναι σύνθετες ουσίες. Οι πρωτεογλυκάνες περιέχουν μεγάλη αναλογία υδατανθράκων (80-85%), στις συμβατικές γλυκοπρωτεΐνες, η περιεκτικότητα είναι 15-20%. Τα ουρονικά οξέα υπάρχουν μόνο στο μόριο της πρωτεογλυκάνης· οι υδατάνθρακές τους χαρακτηρίζονται από κανονική δομή με επαναλαμβανόμενες μονάδες. Ποια είναι η δομή και η λειτουργία των σύνθετων γλυκοπρωτεϊνικών πρωτεϊνών; Οι αλυσίδες υδατανθράκων τους περιλαμβάνουν μόνο 15 κρίκους και είναι ακανόνιστες.δομή. Στη δομή των γλυκοπρωτεϊνών, η σύνδεση ενός υδατάνθρακα με ένα συστατικό πρωτεΐνης πραγματοποιείται συνήθως μέσω υπολειμμάτων αμινοξέων όπως η σερίνη ή η ασπαργίνη.
Λειτουργίες γλυκοπρωτεϊνών:
- Αποτελούν μέρος του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος, του συνδετικού οστού και του χόνδρινου ιστού, περιβάλλουν τις ίνες κολλαγόνου και ελαστίνης.
- Παίξτε προστατευτικό ρόλο. Για παράδειγμα, αντισώματα, ιντερφερόνες, παράγοντες πήξης του αίματος (προθρομβίνη, ινωδογόνο) έχουν αυτή τη δομή.
- Είναι υποδοχείς που αλληλεπιδρούν με έναν τελεστή - ένα μικρό μη πρωτεϊνικό μόριο. Η τελευταία, ενώνοντας την πρωτεΐνη, οδηγεί σε αλλαγή στη διαμόρφωση της, η οποία οδηγεί σε μια ορισμένη ενδοκυτταρική απόκριση.
- Εκτελέστε ορμονική λειτουργία. Οι γλυκοπρωτεΐνες περιλαμβάνουν γοναδοτροπικές, αδρενοκορτικοτροπικές και διεγερτικές ορμόνες του θυρεοειδούς.
- Μεταφέρετε ουσίες στο αίμα και ιόντα μέσω της κυτταρικής μεμβράνης (τρανσφερίνη, τρανκορτίνη, αλβουμίνη, Na+, K+ -ATPase).
Τα ένζυμα γλυκοπρωτεΐνης περιλαμβάνουν τη χολινεστεράση και τη νουκλεάση.
Περισσότερα για τις πρωτεογλυκάνες
Συνήθως, η σύνθετη πρωτεΐνη πρωτεογλυκάνη περιλαμβάνει στη δομή της μεγάλες αλυσίδες υδατανθράκων με επαναλαμβανόμενα υπολείμματα δισακχαρίτη, που αποτελούνται από κάποιο είδος ουρονικού οξέος και ένα αμινοζάχαρο. Οι αλυσίδες ολιγο- ή πολυσακχαριτών ονομάζονται γλυκάνες. Τα πρώτα περιέχουν συνήθως 2-10 μονομερείς μονάδες.
Ανάλογα με τη δομή των αλυσίδων υδατανθράκων, διακρίνονται διαφορετικοί τύποι αυτών, για παράδειγμα, ξινόετεροπολυσακχαρίτες με μεγάλο αριθμό όξινων ομάδων ή γλυκοζαμινογλυκανών, συμπεριλαμβανομένων των αμινομάδων. Οι τελευταίες περιλαμβάνουν:
- Υαλουρονικό οξύ, το οποίο χρησιμοποιείται ενεργά στην κοσμετολογία.
- Ηπαρίνη, η οποία εμποδίζει την πήξη του αίματος.
- Οι θειικές κερατάνες είναι συστατικά του χόνδρου και του κερατοειδούς.
- Οι θειικές χονδροϊτίνες αποτελούν μέρος του χόνδρου και του αρθρικού υγρού.
Αυτά τα πολυμερή είναι συστατικά πρωτεογλυκανών που γεμίζουν τον μεσοκυττάριο χώρο, συγκρατούν νερό, λιπαίνουν τα κινούμενα μέρη των αρθρώσεων και αποτελούν τα δομικά τους συστατικά. Η υδροφιλία (καλή διαλυτότητα στο νερό) των πρωτεογλυκανών τους επιτρέπει να δημιουργούν ένα φράγμα για μεγάλα μόρια και μικροοργανισμούς στον μεσοκυττάριο χώρο. Με τη βοήθειά τους, δημιουργείται μια μήτρα που μοιάζει με ζελέ, στην οποία βυθίζονται ίνες άλλων σημαντικών πρωτεϊνών, όπως το κολλαγόνο. Οι κλώνοι του στο μέσο πρωτεογλυκάνης έχουν σχήμα δέντρου.
Χαρακτηριστικά και τύποι λιποπρωτεϊνών
Η σύμπλοκη πρωτεϊνική λιποπρωτεΐνη έχει μια καλά καθορισμένη διπλή υδρόφιλη και υδρόφοβη φύση. Ο πυρήνας του μορίου (υδρόφοβο μέρος) σχηματίζεται από μη πολικούς εστέρες χοληστερόλης και τριακυλογλυκερίδια.
Έξω στην υδρόφιλη ζώνη βρίσκονται το πρωτεϊνικό μέρος, τα φωσφολιπίδια, η χοληστερόλη. Υπάρχουν διάφοροι τύποι πρωτεϊνών λιποπρωτεϊνών ανάλογα με τη δομή τους.
Κύριες κατηγορίες λιποπρωτεϊνών:
- Πρωτεΐνη συμπλέγματος υψηλής πυκνότητας (HDL, α-λιποπρωτεΐνες). Μετακινεί τη χοληστερόλη στο ήπαρ και στους περιφερικούς ιστούς.
- Χαμηλή πυκνότητα (LDL, β-λιποπρωτεΐνες). ΕκτόςΗ χοληστερόλη μεταφέρεται με τριακυλογλυκερίδια και φωσφολιπίδια.
- Πολύ χαμηλή πυκνότητα (VLDL, προ-β-λιποπρωτεΐνες). Εκτελέστε μια λειτουργία παρόμοια με την LDL.
- Χυλομικρά (XM). Μεταφέρετε λιπαρά οξέα και χοληστερόλη από τα έντερα μετά την πρόσληψη τροφής.
Μια τέτοια αγγειακή παθολογία όπως η αθηροσκλήρωση εμφανίζεται ως αποτέλεσμα μιας λανθασμένης αναλογίας διαφορετικών τύπων λιποπρωτεϊνών στο αίμα. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της σύνθεσης, μπορούν να εντοπιστούν διάφορες τάσεις στη δομή των φωσφολιπιδίων (από HDL έως χυλομικρά): μείωση της αναλογίας πρωτεΐνης (από 80 σε 10%) και φωσφολιπιδίων, αύξηση του ποσοστού των τριακυλογλυκεριδίων (από 20 έως 90%).
Υπάρχουν πολλά σημαντικά ένζυμα μεταξύ των μεταλλοπρωτεϊνών
Η μεταλλοπρωτεΐνη μπορεί να περιλαμβάνει ιόντα πολλών μετάλλων. Η παρουσία τους επηρεάζει τον προσανατολισμό του υποστρώματος στην ενεργό (καταλυτική) θέση του ενζύμου. Τα μεταλλικά ιόντα εντοπίζονται στην ενεργό θέση και παίζουν σημαντικό ρόλο στην καταλυτική αντίδραση. Συχνά το ιόν λειτουργεί ως δέκτης ηλεκτρονίων.
Παραδείγματα μετάλλων που περιέχονται στη δομή των ενζυματικών μεταλλοπρωτεϊνών:
- Ο χαλκός περιλαμβάνεται στη σύνθεση της οξειδάσης του κυτοχρώματος, η οποία, μαζί με την αίμη, περιέχει ένα ιόν αυτού του μετάλλου. Το ένζυμο εμπλέκεται στο σχηματισμό του ATP κατά τη λειτουργία της αναπνευστικής αλυσίδας.
- Ο σίδηρος περιέχει ένζυμα όπως η φερριτίνη, η οποία εκτελεί τη λειτουργία της εναπόθεσης σιδήρου στο κύτταρο. τρανσφερίνη - φορέας σιδήρου στο αίμα. Η καταλάση είναι υπεύθυνη για την αντίδραση εξουδετέρωσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου.
- Ο ψευδάργυρος είναι ένα μεταλλικό χαρακτηριστικό τουαλκοολική αφυδρογονάση που εμπλέκεται στην οξείδωση αιθυλικής και παρόμοιων αλκοολών. γαλακτική αφυδρογονάση - ένα ένζυμο στο μεταβολισμό του γαλακτικού οξέος. ανθρακική ανυδράση που καταλύει το σχηματισμό ανθρακικού οξέος από CO2 και H2O; αλκαλική φωσφατάση, η οποία εκτελεί την υδρολυτική διάσπαση των εστέρων του φωσφορικού οξέος με διάφορες ενώσεις. Η α2-μακροσφαιρίνη είναι μια πρωτεΐνη αίματος κατά της πρωτεάσης.
- Το σελήνιο είναι μέρος της θυρεοϋπεροξειδάσης, η οποία εμπλέκεται στο σχηματισμό των θυρεοειδικών ορμονών. υπεροξειδάση γλουταθειόνης, η οποία εκτελεί αντιοξειδωτική λειτουργία.
- Το ασβέστιο είναι χαρακτηριστικό της δομής της α-αμυλάσης, ενός ενζύμου για την υδρολυτική διάσπαση του αμύλου.
Φωσφοπρωτεΐνες
Τι περιλαμβάνεται στις σύνθετες πρωτεΐνες των φωσφοπρωτεϊνών; Αυτή η κατηγορία χαρακτηρίζεται από την παρουσία μιας φωσφορικής ομάδας, η οποία συνδέεται με το πρωτεϊνικό μέρος μέσω αμινοξέων με υδροξύλιο (τυροσίνη, σερίνη ή θρεονίνη). Ποια είναι η λειτουργία του φωσφορικού οξέος στη δομή της πρωτεΐνης; Αλλάζει τη δομή του μορίου, του δίνει φορτίο, αυξάνει τη διαλυτότητα, επηρεάζει τις ιδιότητες της πρωτεΐνης. Παραδείγματα φωσφοπρωτεϊνών είναι η καζεΐνη γάλακτος και η αλβουμίνη αυγού, αλλά τα ένζυμα ανήκουν κυρίως σε αυτήν την κατηγορία σύνθετων πρωτεϊνών.
Η ομάδα φωσφορικών διαδραματίζει σημαντικό λειτουργικό ρόλο, καθώς πολλές πρωτεΐνες δεν είναι μόνιμα συνδεδεμένες με αυτήν. Οι διαδικασίες φωσφορυλίωσης και αποφωσφορυλίωσης λαμβάνουν χώρα συνεχώς στο κύτταρο. Ως αποτέλεσμα, πραγματοποιείται η ρύθμιση του έργου των πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, εάν οι ιστόνες είναι πρωτεΐνες συνδεδεμένες με νουκλεϊκά οξέα, περνούνσε φωσφορυλιωμένη κατάσταση, τότε αυξάνεται η δραστηριότητα του γονιδιώματος (γενετικό υλικό). Η δραστηριότητα τέτοιων ενζύμων όπως η συνθάση του γλυκογόνου και η φωσφορυλάση του γλυκογόνου εξαρτάται από τη φωσφορυλίωση.
νουκλεοπρωτεΐνες
Οι νουκλεοπρωτεΐνες είναι πρωτεΐνες που συνδέονται με νουκλεϊκά οξέα. Αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της αποθήκευσης και ρύθμισης του γενετικού υλικού, του έργου των ριβοσωμάτων που εκτελούν τη λειτουργία της πρωτεϊνοσύνθεσης. Οι απλούστερες μορφές ζωής των ιών μπορούν να ονομαστούν ριβο- και δεοξυριβονουκλεοπρωτεΐνες, καθώς αποτελούνται από γενετικό υλικό και πρωτεΐνες.
Πώς αλληλεπιδρούν το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και οι ιστόνες; Στη χρωματίνη διακρίνονται 2 τύποι πρωτεϊνών που σχετίζονται με το DNA (ιστόνη και μη ιστόνη). Οι πρώτοι εμπλέκονται στο αρχικό στάδιο της συμπίεσης του DNA. Ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος τυλίγεται γύρω από πρωτεΐνες για να σχηματίσει νουκλεοσώματα. Το προκύπτον νήμα είναι παρόμοιο με τις χάντρες, σχηματίζουν μια υπερτυλιγμένη δομή (ινίδιο χρωματίνης) και μια υπερέλιξη (χρωμόνημα ενδιάμεσης φάσης). Λόγω της δράσης των πρωτεϊνών ιστόνης και των πρωτεϊνών υψηλότερων επιπέδων, παρέχεται μείωση της διάστασης του DNA κατά χιλιάδες φορές. Αρκεί να συγκρίνουμε το μέγεθος των χρωμοσωμάτων και το μήκος του νουκλεϊκού οξέος για να εκτιμήσουμε τη σημασία των πρωτεϊνών (6-9 cm και 10-6 μm, αντίστοιχα).
Τι είναι οι χρωμοπρωτεΐνες
Οι χρωμοπρωτεΐνες περιέχουν πολύ διαφορετικές ομάδες που έχουν μόνο ένα κοινό χαρακτηριστικό - την παρουσία χρώματος στο προσθετικό συστατικό. Οι σύνθετες πρωτεΐνες αυτής της κατηγορίας χωρίζονται σε: αιμοπρωτεΐνες (περιέχουν αίμη στη δομή), πρωτεΐνες αμφιβληστροειδούς (βιταμίνη Α), φλαβοπρωτεΐνες (βιταμίνη Β2),πρωτεΐνες κοβαμίδης (βιταμίνη Β12).
Οι αιμοπρωτεΐνες ταξινομούνται ανάλογα με τις λειτουργίες τους σε μη ενζυματικές (αιμοσφαιρίνη και πρωτεΐνη μυοσφαιρίνης) και σε ένζυμα (κυτοχρώματα, καταλάση, υπεροξειδάση).
Οι φλαβοπρωτεΐνες περιέχουν ως προσθετικό συστατικό παράγωγα βιταμίνης Β2 μονονουκλεοτίδιο φλαβίνης (FMN) ή δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης (FAD). Αυτά τα ένζυμα εμπλέκονται επίσης σε μετασχηματισμούς οξειδοαναγωγής. Αυτές περιλαμβάνουν οξειδορεδουκτάσες.
Τι είναι τα κυτοχρώματα;
Όπως περιγράφεται παραπάνω, η αίμη αποτελείται από πορφυρίνη. Η δομή του περιλαμβάνει 4 δακτυλίους πυρρολίου και σιδηρούχο σίδηρο. Μια ειδική ομάδα ενζύμων αίμης - κυτοχρώματα, που διαφέρουν στη σύνθεση των αμινοξέων και τον αριθμό των πεπτιδικών αλυσίδων, ειδικεύονται στη διεξαγωγή αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, οι οποίες εξασφαλίζουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων στην αναπνευστική αλυσίδα. Αυτά τα ένζυμα εμπλέκονται στη μικροσωμική οξείδωση - τις αρχικές αντιδράσεις βιομετατροπής των ξενοβιοτικών, που οδηγεί στην εξουδετέρωση τους και στην ανταλλαγή πολλών εξωγενών και εξωγενών ουσιών, για παράδειγμα, στεροειδών, κορεσμένων λιπαρών οξέων.
Επίδραση της προσθετικής ομάδας
Η προσθετική ομάδα, η οποία αποτελεί μέρος σύνθετων πρωτεϊνών, επηρεάζει τις ιδιότητές της: αλλάζει το φορτίο, τη διαλυτότητα, τη θερμοπλαστική. Για παράδειγμα, υπολείμματα φωσφορικού οξέος ή μονοσακχαρίτες έχουν μια τέτοια επίδραση. Το τμήμα υδατανθράκων που περιλαμβάνεται στη σύνθεση μιας σύνθετης πρωτεΐνης την προστατεύει από την πρωτεόλυση (καταστροφή ως αποτέλεσμα της διαδικασίας υδρόλυσης), επηρεάζει τη διείσδυση των μορίων μέσω του κυττάρουμεμβράνη, έκκριση και διαλογή τους. Το λιπιδικό θραύσμα επιτρέπει τη δημιουργία διαύλων πρωτεΐνης για τη μεταφορά ελάχιστα υδατοδιαλυτών (υδρόφοβων) ενώσεων.
Η δομή και οι λειτουργίες των σύνθετων πρωτεϊνών εξαρτώνται πλήρως από την προσθετική ομάδα. Για παράδειγμα, η αίμη που περιέχει σίδηρο στην αιμοσφαιρίνη δεσμεύει το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Λόγω των νουκλεοπρωτεϊνών που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ιστονών, πρωταμινών με DNA ή RNA, το γενετικό υλικό προστατεύεται, αποθηκεύεται συμπαγώς και το RNA δεσμεύεται κατά την πρωτεϊνοσύνθεση. Οι νουκλεοπρωτεΐνες είναι σταθερά σύμπλοκα πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων.
Συμπέρασμα
Έτσι, οι σύνθετες πρωτεΐνες εκτελούν ένα ευρύ φάσμα λειτουργιών στο σώμα. Ως εκ τούτου, η πρόσληψη μακρο- και μικροθρεπτικών συστατικών είναι τόσο σημαντική για τη διατήρηση της υγείας. Τα μέταλλα αποτελούν μέρος πολλών ενζύμων. Γνωρίζοντας τη βιοχημεία, τα χαρακτηριστικά της υγείας σας και την οικολογική κατάσταση του τόπου διαμονής, μπορείτε να προσαρμόσετε τη διατροφή σας. Για παράδειγμα, εκχωρήστε περιοχές που χαρακτηρίζονται από έλλειμμα οποιουδήποτε στοιχείου. Η πρόσθετη εισαγωγή του στη διατροφή με τη μορφή συμπληρωμάτων σάς επιτρέπει να αναπληρώσετε την ανεπάρκεια.
