Mida valk koosneb? Näited lihtsatest ja keerukatest valkudest

Valguse olulisuse ettekujutuseks piisab, kui meenutada Friedrich Engelsi tuntud lause: "Elu on valkude keha olemasolu viis". Tegelikult põhjustavad need ained koos nukleiinhapetega Maal kõiki elusainete manifestatsioone. Selle paberi abil selgitame välja, milline proteiin koosneb, uurime, millist funktsiooni see toimib, samuti määrame kindlaks erinevate liikide struktuuri omadused.

Peptiidid - kõrgelt organiseeritud polümeerid

Tõepoolest, elusrakul, nii taimedel kui loomadel, valdavad valgud teiste orgaaniliste ainete suhtes ja täidavad ka kõige rohkem erinevaid funktsioone. Nad osalevad mitmetes väga olulistes mobiilsideprotsessides, nagu liikumine, kaitse, signaalimine ja nii edasi. Näiteks loomade ja inimeste lihaskoes moodustavad peptiidid kuni 85% kuivainesisaldusest ja luudest ja dermisest 15-50%.

Kõik rakulised ja koevalgud koosnevad aminohapetest (20 liiki). Nende arv elusorganismides on alati kakskümmend tüüpi. Erinevad peptiidmonomeeride kombinatsioonid moodustavad looduses mitmesuguseid valke. See arvutatakse astronoomilise arvuga 2x10 ¹⁸ võimalikku liigist. Biokeemias nimetatakse polüpeptiide kõrgmolekulaarsete bioloogiliste polümeeride, makromolekulideks.

Aminohapped - valkude monomeerid

Kõik 20 tüüpi keemilised ühendid on valkude struktuuriüksused ja nende üldine valem on NH2-R-COOH. Need on amfoteersed orgaanilised ained, millel on nii põhilised kui ka happelised omadused. Mitte ainult lihtsad valgud, vaid ka komplekssed, sisaldavad niinimetatud mitte-esmaseid aminohappeid. Näiteks selliseid asendamatuid monomeere nagu valiin, lüsiin, metioniin leidub ainult teatud tüüpi valkudes. Selliseid valke nimetatakse täis.

Seega, polümeeri iseloomustamisel võetakse arvesse mitte ainult seda, kui palju aminohappeid valk koosneb, vaid ka milliseid monomeere on peptiidsidemetega makromolekulile ühendatud. Lisame ka, et vahetatavaid aminohappeid, nagu asparagiini, glutamiinhapet, tsüsteiini saab sünteesida iseseisvalt inimese ja looma rakkudes. Bakterite, taimede ja seente rakkudes moodustuvad asendamatud valgu monomeerid. Nad sisenevad heterotroofsetesse organismidesse vaid toiduga.

Kuidas polüpeptiid moodustub?

Nagu teate, võib 20 erinevat aminohapet kombineerida paljude erinevate valgumolekulidega. Kuidas monomeeride sidumine tekib omavahel? Selgub, et mitmete leeliseliste aminohapete karboksüül- ja amiinrühmad interakteeruvad üksteisega. Niinimetatud peptiidsidemed moodustuvad ja polükondensatsioonireaktsiooni kõrvalproduktena vabanevad veemolekulid. Valgemolekulid koosnevad aminohappejääkidest ja korduvatest korduvatest peptiidsidemetest. Seetõttu nimetatakse neid ka polüpeptiidideks.

Valgud võivad sageli sisaldada mitte üht, vaid mitu polüpeptiidahelat ja koosneda paljudest tuhandetest aminohappejääkidest. Peale selle võivad lihtsad valgud ja proteiidid raskendada nende ruumilist konfiguratsiooni. See loob mitte ainult esmase, vaid ka sekundaarse, tertsiaarse ja isegi kvaternaarse struktuuri. Mõelge sellele protsessile üksikasjalikumalt. Jätkates küsimuse uurimist: mida valk koosneb, milline on selle makromolekuli konfiguratsioon. Oleme eespool leidnud, et polüpeptiidahel sisaldab mitmeid kovalentseid keemilisi sidemeid. Just seda struktuuri nimetatakse primaarseks.

See mängib olulist rolli aminohapete kvantitatiivses ja kvalitatiivses koostises, samuti nende ühenduste järjestuses. Sekundaarne struktuur tekib spiraali moodustamise ajal. See on stabiliseerunud paljude uute tekkivate vesiniksidemetega.

Kõrgem valguorganisatsiooni tase

Tertsiaarstruktuur ilmneb spiraali pakkimise tagajärjel krombina kujul, näiteks on lihasvalguvalgu müoglobiinil just selline ruumiline struktuur. Seda hoiavad nii äsja moodustunud vesiniksidemeid kui ka disulfiidsildasid (kui molekuli siseneb mitu tsüsteiinijääki). Kvaternaarne vorm on mitme protei globuli kombineerimine üheks struktuuriks korraga, kasutades uut tüüpi interaktsioone, näiteks hüdrofoobset või elektrostaatilist. Lisaks peptiididele sisenevad ka mittekvalifitseeritud osad kvaternaarse struktuuri. Need võivad olla magneesiumi, raua, vase või ortofosfaadi või nukleiinhapete jäägid, samuti lipiidid.

Valgu biosünteesi tunnused

Varem leidsime, milline valk koosneb. See on konstrueeritud aminohapete järjestusest. Nende monteerimine polüpeptiidi ahelasse toimub ribosoomides - taimede ja loomade rakkude mittemembraanilised organellid. Infosiooni ja transpordi RNA molekulid osalevad ka biosünteesi protsessis. Esimesed on valkude moodustamise maatriks ja teine transport erinevate aminohapetega. Raku biosünteesi käigus tekib dilemma, nimelt kas valk koosneb nukleotiididest või aminohapetest? Vastus on üheselt mõistetav - nii lihtne kui ka kompleksne polüpeptiid koosneb amfoteersetest orgaanilistest ühenditest - aminohapetest. Raku elutsüklis on selle aktiivsuse perioodid, kui valkude süntees on eriti aktiivne. Need on interfaaside nn etapid J1 ja J2. Sel ajal kasvab rakk aktiivselt ja vajab palju ehitusmaterjale, mis on valk. Peale selle, et mitoosi tagajärjel, mis lõpeb kahe tütarrakkude moodustumisega, vajab igaüks neist suurel hulgal orgaanilisi aineid, seetõttu sünteesitakse sile endoplasmaatilise retikulaari kanalitel aktiivsed kanalid lipiididest ja süsivesikutest ning valgu biosüntees toimub granuleeritud EPS-is.

Valkude funktsioonid

Valgu koostise teadmine võib seletada nii nende liikide tohutut mitmekesisust kui ka nende ainete ainulaadseid omadusi. Valgud täidavad rakus erinevaid funktsioone, näiteks konstruktsiooni, kuna nad on kõigi rakkude ja organoidsete membraanide osa: mitokondrid, kloroplastid, lüsosoomid, Golgi kompleks jms. Sellised peptiidid nagu gamoglobuliinid või antikehad on lihtsate valkude näited, mis täidavad kaitsva funktsiooni. Teisisõnu, rakuline immuunsus on nende ainete toime tulemus. Kompleksne proteiin - hemotsüaniin koos hemoglobiiniga annab loomadel transpordifunktsiooni, st kannab veres hapnikku. Rakumembraanide moodustavad signaalvalgud pakuvad rakule ennast teavet ainete kohta, mis püüavad siseneda tsütoplasmasse. Peptiidi albumiin vastutab peamiste vereparameetrite eest, näiteks selle võime eest hüübida. Kana muna ovalbumiini valk hoitakse puuris ja see on peamine toitainete allikas.

Valgud on raku tsütoskeleti aluseks

Peptiidide üks olulisemaid funktsioone on toetav. See on väga oluline, et säilitada elusrakkude kuju ja maht. Niinimetatud sub-membraanstruktuurid - mikrotuubulid ja mikro-filamentud, mis katavad raku sisemise skelett. Valkude, mis moodustavad koostise, näiteks tubuliini, võivad kergesti kokku puutuda ja venitada. See aitab raku säilitada oma kuju erinevate mehaaniliste deformatsioonide all.

Taimerakkudes, koos hüaloplasmi valkudega, täidavad tsütoplasmaatilised traktid - plasmodesmid ka tugifunktsiooni. Läbi rakuseina pooride läbi viivad nad seosed paljude taimekoega moodustavate valgusrakkude struktuuride vahel.

Ensüümid on valgulisi aineid

Valkude üks olulisemaid omadusi on nende mõju keemiliste reaktsioonide kiirusele. Peamised valgud on võimelised osaliselt denatureerima - makromolekuli lahtivõtmise protsessi tertsiaarses või kvaternaarses struktuuris. Polüpeptiidi ahel ise ei lagune. Osaline denaturatsioon on valgu signaali ja katalüütilise funktsiooni aluseks. Viimane omadus on ensüümide võime mõjutada rakkude tuuma ja tsütoplasma biokeemiliste reaktsioonide kiirust. Peptiidid, mis vastupidi vähendavad keemiliste protsesside kiirust, nimetatakse tavaliselt mitte inhibiitoriteks, vaid ensüümideks. Näiteks on lihtne katalaasi valk ensüüm, mis kiirendab vesinikperoksiidi toksilise aine lõhustamist. See moodustub paljude keemiliste reaktsioonide lõpptootena. Katalaas kiirendab selle kasutamist neutraalsete ainete puhul: vesi ja hapnik.

Valkude omadused

Peptiidid liigitatakse paljude funktsioonide järgi. Näiteks võib veega jagada hüdrofiilseks ja hüdrofoobseks. Temperatuur mõjutab ka valgumolekulide struktuuri ja omadusi eri viisidel. Näiteks võib valgu keratiin - küünte ja juuste koostisosa taluda nii madala kui ka kõrge temperatuuri, see tähendab, et see on termolabiilne. Kuid juba varem mainitud valgu-ovoalbumiin, kui kuumutatakse temperatuurini 80-100 ° C, täielikult hävitatud. See tähendab, et selle peamine struktuur jaguneb aminohappejääkideks. Seda protsessi nimetatakse hävitamiseks. Ükskõik mis tingimustel me loome, ei saa valk naasta oma emakeelele. Mootorvalgud - aktiin ja milosiin esinevad lihaskiududes. Nende vahelduv vähenemine ja lõõgastus peitub lihaskoe töös.