Proteínas: Edificio y Propiedades. Funciones de Protekov

Entre los complejos biopolímeros en valor funcional y en la proporción cuantitativa, el papel principal pertenece a las proteínas. En la célula animal, constituyen el 40-50% de su masa seca, en vegetales - 20-- 35%. Una gran variedad de seres vivos se determina en gran medida por las diferencias en sus proteínas. Solo en el cuerpo humano hay más de 5 millones de tipos. La razón de tal variedad de proteínas se explica por los detalles de su estructura. Proteínas representar polímeros, monómeros que son aminoácidos. Se conoce 20 tipos de aminoácidos que forman parte de las moléculas de proteínas que se llaman básicas para distinguirse de otros aminoácidos también presentes en los organismos, pero no parte de las moléculas de proteínas. Todos estos aminoácidos en la composición de sus moléculas tienen la misma estructura de átomos.

N-hijo, donde Coxy es un grupo carboxilo, un NH 2 -

grupo amino.

El cuarto enlace de carbono valido está ocupado por el llamado radical (R). Los radicales de varios tipos de aminoácidos difieren entre sí por estructura química, cargas eléctricas, así como en la capacidad de disolverse en agua. Los aminoácidos son compuestos anfóteros, es decir, el mismo aminoácido puede actuar como un ácido y el papel de los álcali. Las propiedades de ácido le dan a su grupo carboxilo (coxy), y grupo alcalino - amino (NH2). Gracias a la anfraferidad, los aminoácidos pueden interactuar entre sí, y uno de ellos actúa como un ácido, y el otro en el papel de los álcali; Un grupo carboxilo de un aminoácido interactúa con el grupo amino otro). El compuesto de aminoácidos en el riñón de la proteína se lleva a cabo a expensas de enlaces covalentes duraderos. Este proceso se puede escribir utilizando tal ecuación:

El compuesto resultante de aminoácidos se llama péptido y un enlace covalente entre ellos: unión peptídica. Todas las proteínas son polipéptidos, es decir, cadenas que consisten en muchas docenas e incluso cientos de enlaces de aminoácidos. De los 20 tipos de aminoácidos, puede construir una gran cantidad de proteínas, al igual que a partir de 20 letras del alfabeto, se pueden conseguir muchas palabras, cuyo significado dependerá de qué letras se elaboren, en las que Se toman cantidades y en qué orden están instaladas. Las propiedades de la molécula de proteínas están determinadas por la composición de los aminoácidos, el número de enlaces de aminoácidos, así como el orden de su siglo en la cadena.

La secuencia de residuos de aminoácidos en la molécula de proteínas lo determina. primario Estructura (Fig. 1-I). Si consideramos que el tamaño de un nivel de aminoácido es de 0.35-0.37 nm, es obvio que la macromolécula de proteínas, que consiste en cientos de residuos de aminoácidos, tendría que tener varias decenas de nanómetros. En realidad, el tamaño de las proteínas es mucho más pequeño, porque en el espacio la cadena polipeptídica está completamente torcida o parcialmente torcida en la hélice, que es secundario La estructura de la proteína (Fig. 1-II). Los radicales de aminoácidos permanecen fuera de la espiral afuera, y entre los grupos NH ubicados en un giro, y los grupos se encuentran en el giro adyacente de las espirales, se forman enlaces de hidrógeno. Son mucho más débiles que covalentes, pero se repiten repetidamente, dan un agarre sólido. La espiral polipéptido, "cosida" con numerosos enlaces de hidrógeno, es una estructura suficientemente sólida. La espiral polipéptido está sujeta a una colocación adicional: se derrumba extraño, pero para cada proteína es definitivamente definitivamente y constantemente en el llamado globo (bola), que es terciario La estructura de la molécula de proteínas (Fig. 1-III).

La estructura de proteínas terciarias está soportada por los enlaces de tres tipos: iónico, hidrógeno y disulfuro, así como interacciones hidrófobas. En términos cuantitativos, las relaciones hidrófobas son las más importantes: en el medio acuoso, las células son radicales hidrófobos, repelen entre sí. Por lo tanto, el medio acuoso parece forzar una molécula de proteínas para tomar una cierta estructura ordenada que se vuelva biológicamente activa.

Higo. 1. Esquema de la estructura celular de la proteína: I, II, III, IV - Estructura primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria

Las proteínas que consisten en una cadena de polipéptidos tienen solo una estructura terciaria. Sin embargo, algunas proteínas están construidas de varias cadenas de polipéptidos. Para ellos presentó el concepto. estructura cuaternaria (Fig. 1-IV), que es una unidad funcional única mantenida por interacciones tanto hidrófobas como por hidrógeno y vínculos iónicos. La estructura cuaternaria es característica, por ejemplo, para la hemoglobina. Su molécula consta de cuatro cadenas de polipéptidos separados. Algunos virus, por ejemplo, el virus del mosaico del tabaco, tiene una cubierta proteína que consiste en muchas cadenas de polipéptidos envasadas con una forma altamente ordenada.

Bajo la acción de diversos factores fisicoquímicos (las acciones de ácidos concentrados y álcalis, metales pesados, estructura de altas temperaturas, etc.), y, por lo tanto, las propiedades de las moléculas de proteínas pueden variar. El proceso de violación de la estructura natural de la proteína o despliegue de una cadena de polipéptidos sin una interrupción de los vínculos peptídicos se llama desnaturalización Proteína (Fig. 2). Como regla general, la desnaturalización es irreversible, sin embargo, en las primeras etapas, sujeta a la suspensión de la acción de los factores negativos, la proteína puede restaurar su estructura inicial: este proceso se llama renatura ardilla. El proceso de destrucción de la estructura de proteínas primaria siempre es irreversible, se llama destrucción de proteínas.

Higo. 2. Esquema de proceso de desnaturalización de proteínas.

Las propiedades físicas y químicas de las proteínas son muy diversas: las proteínas son hidrófilas e hidrófobas, una de ellas cambia fácilmente su estructura como resultado de incluso los efectos menores de los factores ambientales, otros son resistentes a estos factores. En las propiedades físicas y químicas, las proteínas se dividen en simples (proteínas) y complejos (proteidos).

Las proteínas simples consisten exclusivamente en residuos de aminoácidos, el compuesto también incluye otros compuestos naturales, tales como ácidos fosfóricos y nucleicos residuales, carbohidratos, lípidos, etc.

Las funciones biológicas de las proteínas son extremadamente diversas. En primer lugar, realizan. construcción función. Las proteínas son una parte integral de las membranas celulares, de las cuales consisten tales no emblemas de células de células, como microtúbulos y micrones, componentes del esqueleto celular (citoesqueleto). De proteínas que tienen fuerza y \u200b\u200belasticidad, consisten en cartílago, tendones, ligamentos. Desde las uñas hechas de la queratina de la proteína duradera e insolubles, plumas. Además de la construcción, las proteínas también realizan. protector La función que se encuentra tanto en la prevención de daños a las células, los órganos y el organismo en su conjunto y en la protección del cuerpo de los parásitos y las proteínas alienígenas. En el cuerpo de los animales vertebrados, se forman proteínas protectoras: anticuerpos. Estas son proteínas especializadas que son producidas por los linfocitos sanguíneos. Son capaces de "reconocer" y neutralizar las bacterias, virus, alienígenas al cuerpo de las proteínas. La proteína de la sangre de la fibrina causa su coagulación, protegiendo el cuerpo de una gran pérdida de sangre.

Regulador La función de las proteínas es la capacidad de regular la actividad del metabolismo utilizando las hormonas de la naturaleza de la proteína, así como las enzimas de proteínas. Las proteínas realizan I. señal función. Consiste en la capacidad de las proteínas complejas individuales que forman parte de la membrana celular, "reconoce" compuestos químicos específicos y reaccionan a ellos: para unirlos, cambiar su estructura, transmitir señales sobre la presencia de estas sustancias en otras áreas de la membrana. o dentro de la celda. Gracias a la función de señal de las proteínas, la célula puede absorber selectivamente las sustancias del entorno externo.

Motor La función de las proteínas reside en la capacidad de algunos de ellos para reducir, asegurando así la posibilidad de células, tejidos, el cuerpo en su conjunto para cambiar su forma, moverse. Entonces, debido a tales proteínas como la actina y la miosina, que son parte de las células musculares, se acorta la fibra muscular; La proteína de la turbulina, desde la cual Microtúbulo y Micro, garantiza el movimiento de cilios y sabores de células eucariotas.

Algunas proteínas pueden posponerse por una jaula sobre la reserva, realizando así cuadro función.

En el endosperm de semillas de muchas especies de plantas (trigo, maíz, arroz), hay proteínas que Gerid se alimenta en las primeras etapas de su desarrollo. La función de estas proteínas se puede definir como nutritivo.

Las proteínas son capaces de ejercer. transporte Algunas sustancias dentro de la célula y dentro del cuerpo. Por ejemplo, la proteína de la sangre humana y los animales de vertebrados, la hemoglobina transporta el oxígeno de los órganos respiratorios a las células, y el dióxido de carbono, en la dirección opuesta.

Energía La función de las proteínas es que cuando se dividen en la célula, se libera energía. Algunos de los aminoácidos que se forman durante la división se utilizan para la biosíntesis de nuevas proteínas, y el resto se dividen en los productos de decadencia finales con la liberación de energía (con división total de 1 g de proteínas, se libera 17.2 kJ de energía. ).

Una de las funciones principales de la proteína. enzimático. Las enzimas son catalizadores biológicos o aceleradores de reacción química que pasan en un organismo vivo. Como se sabe, la tasa de reacciones químicas depende significativamente de la concentración de sustancias, así como la temperatura del medio en la que proceden estas reacciones. Si consideramos que la vida útil de la célula (el cuerpo) es una combinación de una gran cantidad de reacciones de síntesis y caries, que conforman el metabolismo, el enorme papel de las proteínas-enzimas en los procesos de los medios de vida del cuerpo en absoluto. Los niveles se vuelven claros. Solo debido a las enzimas, a una temperatura relativamente baja del cuerpo y una baja concentración de sustancias en sus células y tejidos, las reacciones químicas fluyen con una velocidad suficientemente alta (la reacción enzimática fluye 100-1000 veces más rápido que en un entorno sin enzimas) . La actividad catalítica de la enzima proteína no causa la molécula completa, sino solo su pequeña parte, llamada el centro activo. La estructura espacial del centro activo, ya que la clave del bloqueo es adecuada en forma a la estructura espacial de la sustancia catalizada (sustrato), que explica la especificidad de las proteínas-enzimas (Fig. 3).

Con la desnaturalización de la molécula de proteínas, la estructura del centro activo se rompe, y la enzima pierde su capacidad catalítica. Por lo tanto, la catalasa de la enzima proteína, que causa la reacción de la división del peróxido de hidrógeno (H2O2) para oxígeno y agua pierde su actividad catalítica después de la exposición a altas temperaturas. Es por eso que una gota de peróxido de hidrógeno, aplicada a una rebanada de papas crudas que contienen una gran cantidad de catalasa, "forúnculos", y en papas hervidas, permanece sin cambios.

Proteínas-enzimas, Al causar el paso de las reacciones químicas, ellos mismos permanecen sin cambios, a veces se comparan con una aguja que conecta dos piezas de tela, mientras queda sin cambios.

Las enzimas se encuentran de cierta manera en la célula y en el cuerpo en su conjunto. En una jaula, las enzimas a menudo se asocian con sus membranas o membranas de orgánulos individuales (mitocondrias, plastid, etc.). El efecto sobre el cuerpo de las drogas, las hormonas, los venenos es que pueden estimular o, por el contrario, para inyectar uno u otro proceso enzimático.

Higo. 3 esquema de enzimas enzimas con sustrato

Los organismos son capaces de ajustar la biosíntesis de las enzimas. Esto hace posible mantener la constancia relativa de su composición química, independientemente de las condiciones ambientales cada vez cambiantes.

Trabajo de laboratorio número 1