Példák a fehérjék szerkezeti funkcióira. A fehérjék és funkcióik

Csakúgy, mint más biológiai makromolekulák (poliszacharidok, lipidek és nukleinsavak), a fehérjék minden élő szervezet nélkülözhetetlen alkotóelemei, és meghatározó szerepet töltenek be a sejt életében. A fehérjék metabolikus folyamatokat hajtanak végre. Az intracelluláris struktúrák - organellumok és citoszkeleton - részei, amelyek az extracelluláris térbe szekretálódnak, ahol a sejtek között továbbított jelként működhetnek, részt vehetnek a táplálék hidrolízisében és az intercelluláris anyagok képződésében.

A fehérjék funkció szerinti osztályozása meglehetősen önkényes, mivel ugyanaz a fehérje több funkciót is elláthat. Az ilyen multifunkcionalitás jól tanulmányozott példája a lizil-tRNS-szintetáz, az aminoacil-tRNS-szintetázok osztályába tartozó enzim, amely nemcsak egy lizin-maradékot köt a tRNS-hez, hanem számos gén transzkripcióját is szabályozza. A fehérjék enzimaktivitásuknak köszönhetően számos funkciót látnak el. Így az enzimek a motor fehérje miozin, a szabályozó fehérjék a protein kinázok, a transzport fehérje nátrium-kálium adenozin-trifoszfatáz stb.

A bakteriális ureáz enzim molekuláris modellje Helicobacter pylori

Katalitikus funkció

Legjobban ismert funkciója fehérjék a szervezetben - különböző kémiai reakciók katalízise. Az enzimek olyan fehérjék, amelyek specifikus katalitikus tulajdonságokkal rendelkeznek, azaz minden enzim egy vagy több hasonló reakciót katalizál. Az enzimek katalizálják a komplex molekulák lebomlási reakcióit (katabolizmus) és szintézisüket (anabolizmus), beleértve a DNS-replikációt és -javítást, mátrix szintézis RNS. 2013-ig több mint 5000 ezer enzimet írtak le. A reakció felgyorsulása az enzimatikus katalízis eredményeként óriási lehet: például az orotidin 5"-foszfát-dekarboxiláz enzim által katalizált reakció 10-17-szer gyorsabban megy végbe, mint a nem katalizált (az orotidin-dekarboxiláció felezési ideje 78). millió év enzim nélkül és 18 milliszekundum enzim részvételével) Az enzimhez kötődő és a reakció eredményeként megváltozó molekulákat szubsztrátoknak nevezzük.

Bár az enzimek jellemzően több száz aminosavból állnak, nem azok legtöbb ezek közül kölcsönhatásba lép a szubsztráttal, és még kisebb számban - átlagosan 3-4 aminosav, amelyek gyakran egymástól távol helyezkednek el az elsődleges szerkezetben - közvetlenül vesznek részt a katalízisben. Az enzimmolekula azon részét, amely a szubsztrátkötést és a katalízist közvetíti, aktív helynek nevezzük.

A Biokémia és Molekuláris Biológia Nemzetközi Uniója 1992-ben javasolta végleges változat az enzimek hierarchikus nómenklatúrája az általuk katalizált reakciók típusa alapján. E nómenklatúra szerint az enzimek nevének mindig a végződést kell tartalmaznia: azaés a katalizált reakciók és szubsztrátjaik nevéből jönnek létre. Minden enzimhez egyedi kód tartozik, amely megkönnyíti az enzimhierarchiában elfoglalt pozíciójának meghatározását. Az általuk katalizált reakciók típusától függően az összes enzim 6 osztályba sorolható:

• CF 1: Redox reakciókat katalizáló oxidoreduktázok;
• CF 2: Az átvitelt katalizáló transzferázok kémiai csoportok egyik szubsztrát molekuláról a másikra;
• EF 3: A hidrolízist katalizáló hidrolázok kémiai kötések;
• EF 4: Liázok, amelyek katalizálják a kémiai kötések hidrolízis nélküli felszakítását kettős kötés képződésével az egyik termékben;
• EC 5: Izomerázok, amelyek katalizálják a szubsztrát molekulájának szerkezeti vagy geometriai változásait;
• EC 6: Ligázok, amelyek katalizálják a szubsztrátok közötti kémiai kötések kialakulását az ATP vagy hasonló trifoszfát difoszfát kötésének hidrolízise következtében.

Strukturális funkció

További részletek: Strukturális funkció fehérjék, Fibrilláris fehérjék

A citoszkeleton szerkezeti fehérjéi, mint egyfajta megerősítés, formát adnak a sejteknek és számos organellumnak, és részt vesznek a sejtek alakjának megváltoztatásában. Legtöbb szerkezeti fehérjék fonalasak: például az aktin és a tubulin monomerei gömb alakú, oldható fehérjék, de polimerizáció után hosszú filamentumokat képeznek, amelyek a citoszkeletont alkotják, így a sejt megőrzi alakját. A kollagén és az elasztin az intercelluláris anyag fő összetevői kötőszövet(például porc), és egy másik szerkezeti fehérje, a keratin alkotja a hajat, a körmöket, a madártollakat és néhány héjat.

Védő funkció

További részletek: A fehérjék védő funkciója

A fehérjék védelmi funkcióinak többféle típusa létezik:

1. Fizikai védelem. A szervezet fizikai védelmét a kollagén biztosítja - egy fehérje, amely a kötőszövetek (beleértve a csontokat, porcokat, inakat és a bőr mély rétegeit (dermis)) intercelluláris anyagának alapját képezi; keratin, amely a kérges súrlódások, a haj, a tollak, a szarvak és az epidermisz egyéb származékainak alapját képezi. Az ilyen fehérjéket jellemzően szerkezeti funkcióval rendelkező fehérjéknek tekintik. Az ebbe a csoportba tartozó fehérjék például a fibrinogének és a trombinok, amelyek részt vesznek a véralvadásban.
2. Vegyi védelem. A toxinok fehérjemolekulák általi megkötése biztosíthatja azok méregtelenítését. A májenzimek különösen meghatározó szerepet játszanak az ember méregtelenítésében, a mérgek lebontásában, illetve oldható formává alakításában, ami elősegíti azok gyors kiürülését a szervezetből.
3. Immunvédelem. A vért és más biológiai folyadékokat felépítő fehérjék részt vesznek a szervezet védekező válaszában mind a károsodásokra, mind a kórokozók támadásaira. A komplementrendszer fehérjéi és az antitestek (immunglobulinok) a második csoport fehérjéihez tartoznak; semlegesítik a baktériumokat, vírusokat vagy idegen fehérjéket. Az adaptív immunrendszer részét képező antitestek az adott szervezet számára idegen anyagokhoz, antigénekhez kötődnek, és ezáltal semlegesítik azokat, a pusztulás helyére irányítva azokat. Az antitestek kiválasztódhatnak az extracelluláris térbe, vagy beágyazódhatnak a speciális B-limfociták, úgynevezett plazmasejtek membránjaiba.

Szabályozó funkció

További részletek: aktivátor (fehérjék), Proteaszóma, A fehérjék szabályozó funkciója

Számos sejten belüli folyamatot fehérjemolekulák szabályoznak, amelyek nem szolgálnak sem energiaforrásként, sem építőanyagként a sejt számára. Ezek a fehérjék szabályozzák a sejt progresszióját a sejtcikluson, a transzkripción, a transzláción, a splicingen, más fehérjék aktivitásán és sok más folyamaton keresztül. Szabályozó funkció A fehérjék enzimatikus aktivitással (például protein-kinázokkal) vagy más molekulákhoz való specifikus kötődéssel valósulnak meg. Így a transzkripciós faktorok, aktivátor fehérjék és represszor fehérjék szabályozhatják a géntranszkripció intenzitását a szabályozó szekvenciáikhoz kötődve. Translációs szinten számos mRNS leolvasását fehérjefaktorok hozzáadása is szabályozza.

Az intracelluláris folyamatok szabályozásában a legfontosabb szerepet a protein-kinázok és protein-foszfatázok játsszák - olyan enzimek, amelyek aktiválják vagy elnyomják más fehérjék aktivitását azáltal, hogy hozzájuk kapcsolódnak vagy eltávolítják a foszfátcsoportokat.

Jelzés funkció

További részletek: Fehérje jelátviteli funkció, Hormonok, Citokinek

A fehérjék jelátviteli funkciója a fehérjék azon képessége, hogy jelzőanyagként szolgáljanak, jeleket továbbítva sejtek, szövetek, szervek és szervezetek között. Gyakran jelző funkció a szabályozóval kombinálva, mivel számos intracelluláris szabályozó fehérje is végez jelátvitelt.

A jelátviteli funkciót fehérjék - hormonok, citokinek, növekedési faktorok stb.

A hormonokat a vér szállítja. A legtöbb állati hormon fehérje vagy peptid. Egy hormon kötődése a receptorhoz olyan jel, amely sejtválaszt vált ki. A hormonok szabályozzák az anyagok koncentrációját a vérben és a sejtekben, a növekedést, a szaporodást és egyéb folyamatokat. Ilyen fehérjék például az inzulin, amely szabályozza a glükóz koncentrációját a vérben.

A sejtek az intercelluláris anyagon keresztül továbbított jelátviteli fehérjék segítségével lépnek kölcsönhatásba egymással. Ilyen fehérjék közé tartoznak például a citokinek és a növekedési faktorok.

A citokinek peptid jelátviteli molekulák. Szabályozzák a sejtek közötti kölcsönhatásokat, meghatározzák túlélésüket, serkentik vagy elnyomják a növekedést, a differenciálódást, a funkcionális aktivitást és az apoptózist, biztosítják az immun-, endokrin- és idegrendszerek. A citokinek példája a tumor nekrózis faktor, amely gyulladásos jeleket továbbít a testsejtek között.

Szállítási funkció

További részletek: A fehérjék szállítási funkciója

A kis molekulák szállításában részt vevő oldható fehérjéknek nagy affinitással kell rendelkezniük a szubsztráthoz, ha az jelen van magas koncentráció, és könnyen felszabadul az alacsony szubsztrátumkoncentrációjú területeken. A transzportfehérjékre példa a hemoglobin, amely oxigént szállít a tüdőből más szövetekbe és szén-dioxid a szövetektől a tüdőig, és ezen kívül a vele homológ fehérjék, amelyek az élő szervezetek minden birodalmában megtalálhatók.

Néhány membránfehérjék részt vesz a kis molekulák sejtmembránon történő szállításában, megváltoztatva annak permeabilitását. A membrán lipid komponense vízálló (hidrofób), amely megakadályozza a poláris vagy töltött (ion) molekulák diffúzióját. A membrántranszport fehérjéket általában csatornafehérjékre és hordozófehérjékre osztják. A csatornafehérjék belső vízzel teli pórusokat tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik az ionok (ioncsatornákon keresztül) vagy vízmolekulák (akvaporin fehérjéken keresztül) áthaladását a membránon. Sok ioncsatorna csak egy ion szállítására specializálódott; Így a kálium- és nátriumcsatornák gyakran megkülönböztetik ezeket a hasonló ionokat, és csak az egyiket engedik át. A transzporter fehérjék az enzimekhez hasonlóan minden szállított molekulához vagy ionhoz kötődnek, és a csatornákkal ellentétben képesek aktív közlekedés ATP energia felhasználásával. A „sejt erőműve” - ATP-szintetáz, amely a proton gradiens miatt ATP-t szintetizál, szintén a membrántranszport fehérjék közé sorolható.

Tartalék (tartalék) funkció

Ezek a fehérjék közé tartoznak az úgynevezett tartalékfehérjék, amelyek energia- és anyagforrásként raktározódnak a növényi magvakban (például 7S és 11S globulinok) és állati tojásokban. A szervezetben számos más fehérjét használnak fel aminosavak forrásaként, amelyek viszont az anyagcsere folyamatokat szabályozó biológiailag aktív anyagok prekurzorai.

Receptor funkció

További részletek: Sejt receptor

A fehérjereceptorok a citoplazmában és a sejtmembránba ágyazva egyaránt elhelyezkedhetnek. A receptormolekula egyik része jelet kap, ami gyakran vegyi anyag, és bizonyos esetekben - könnyű, mechanikai igénybevétel (például nyújtás) és egyéb ingerek. Amikor egy jel a molekula egy bizonyos részére - a receptorfehérjére - hat, annak konformációs változásai következnek be. Ennek eredményeként megváltozik a molekula egy másik részének konformációja, amely a jelet továbbítja a többi sejtkomponensnek. Számos jelátviteli mechanizmus létezik. Egyes receptorok egy specifikus kémiai reakciót katalizálnak; mások ioncsatornaként szolgálnak, amelyek kinyílnak vagy bezáródnak, amikor jel indítja őket; megint mások specifikusan kötik az intracelluláris hírvivő molekulákat. A membránreceptorokban a molekulának az a része, amely a jelzőmolekulához kötődik, a sejt felszínén helyezkedik el, a jelet továbbító domén pedig benne van.

Motor (motor) funkció

A motoros fehérjék egész osztálya biztosítja a test mozgását, például az izomösszehúzódást, beleértve a mozgást (miozin), a sejtek mozgását a testen belül (például a leukociták amőboid mozgását), a csillók és a flagellák mozgását, valamint aktív és irányított intracelluláris transzport (kinesin, dynein ). A dineinek és kinezinek molekulákat szállítanak a mikrotubulusok mentén, energiaforrásként ATP hidrolízist használva. A dineinek a sejt perifériás részeiről a centroszóma irányába szállítanak molekulákat és organellumokat, a kinezinek - ellenkező irányba. A dineinek felelősek az eukarióták csillók és flagellák mozgásáért is. A miozin citoplazmatikus változatai részt vehetnek a molekulák és organellumok mikrofilamentumok mentén történő szállításában.

Bolygónkon az élet egy koacervátum cseppből indult ki. Ez is fehérje molekula volt. Vagyis az a következtetés következik, hogy ezek a kémiai vegyületek képezik minden ma létező élőlény alapját. De mik is azok a fehérjeszerkezetek? Milyen szerepet töltenek be a mai emberek testében és életében? Milyen típusú fehérjék léteznek? Próbáljuk meg kitalálni.

Fehérjék: általános fogalom

Ebből a szempontból a szóban forgó anyag molekulája peptidkötésekkel összekapcsolt aminosavak sorozata.

Minden aminosavnak két funkciós csoportja van:

• karboxil-COOH;
• aminocsoport -NH 2 .

Közöttük jön létre a kötések kialakulása a különböző molekulákban. így a peptidkötés -CO-NH formájú. Egy fehérjemolekula több száz vagy több ezer ilyen csoportot tartalmazhat, ez az adott anyagtól függ. A fehérjék fajtái nagyon változatosak. Vannak köztük olyanok is, amelyek a szervezet számára nélkülözhetetlen aminosavakat tartalmaznak, vagyis táplálékkal kell bevinni a szervezetet. Vannak olyan fajták, amelyek fontos funkciókat látnak el a sejtmembránban és annak citoplazmájában. A katalizátorokat is izolálják biológiai természet- enzimek, amelyek egyben fehérjemolekulák is. Széles körben használják az emberi mindennapi életben, és nem csak az élőlények biokémiai folyamataiban vesznek részt.

A vizsgált vegyületek molekulatömege több tíztől millióig terjedhet. Végül is egy nagy polipeptidláncban a monomer egységek száma korlátlan, és az adott anyag típusától függ. Fehérje benne tiszta forma, natív felépítésében egy csirketojás vizsgálatakor látható világossárga, átlátszó vastag kolloid masszában, melynek belsejében található a sárgája - ez a kívánt anyag. Ugyanez mondható el az alacsony zsírtartalmú túróról Ez a termék is szinte tiszta fehérje természetes formájában.

Azonban nem minden vizsgált vegyületnek azonos a térszerkezete. Összesen négy molekuláris szervezet létezik. A típusok határozzák meg tulajdonságait, és beszélnek szerkezetének összetettségéről. Az is ismert, hogy a térben jobban összefonódott molekulák kiterjedt feldolgozáson mennek keresztül emberekben és állatokban.

A fehérjeszerkezetek típusai

Összesen négyen vannak. Nézzük meg, mi is ezek mindegyike.

1. Elsődleges. Ez egy peptidkötésekkel összekapcsolt aminosavak közös lineáris szekvenciája. Nincsenek térbeli fordulatok vagy spiralizáció. A polipeptidben lévő egységek száma elérheti a több ezret is. A hasonló szerkezetű fehérjék típusai a glicilalanin, az inzulin, a hisztonok, az elasztin és mások.
2. Másodlagos. Két polipeptid láncból áll, amelyek spirál formájában csavarodnak össze, és a kialakult fordulatokkal egymás felé orientálódnak. Ugyanakkor hidrogénkötések keletkeznek közöttük, összetartva őket. Így jön létre egyetlen fehérjemolekula. Az ilyen típusú fehérjék típusai a következők: lizozim, pepszin és mások.
3. Tercier konformáció. Ez egy sűrűn csomagolt és tömören összegyűjtött másodlagos szerkezet. Ezen kívül más típusú interakciók is megjelennek itt hidrogénkötések- ez a van der Waals kölcsönhatás és az elektrosztatikus vonzás, a hidrofil-hidrofób kontaktus erői. Példák a struktúrákra az albumin, a fibroin, a selyemprotein és mások.
4. negyedidőszak. A legbonyolultabb szerkezet, amely több polipeptid láncból áll, amelyeket spirálba csavarnak, golyóvá tekergetnek és gömbölyűvé egyesítik. Az olyan példák, mint az inzulin, a ferritin, a hemoglobin és a kollagén, éppen ilyen fehérjekonformációt mutatnak be.

Ha az összes megadott molekulaszerkezetet részletesen megvizsgáljuk kémiai szempontból, akkor az elemzés sok időt vesz igénybe. Valójában minél magasabb a konfiguráció, annál összetettebb és bonyolultabb a szerkezete, annál többféle kölcsönhatás figyelhető meg a molekulában.

A fehérjemolekulák denaturációja

A polipeptidek egyik legfontosabb kémiai tulajdonsága, hogy hatás alatt elpusztulnak bizonyos feltételeket vagy vegyi anyagok. Például széles körben elterjedt különböző típusok fehérjék denaturációja. Mi ez a folyamat? Ez abból áll, hogy elpusztítja a fehérje natív szerkezetét. Vagyis ha kezdetben a molekulának volt harmadlagos szerkezet, majd speciális ügynökök akciója után megsemmisül. Az aminosavak sorrendje azonban változatlan marad a molekulában. A denaturált fehérjék gyorsan elveszítik fizikai és kémiai tulajdonságaikat.

Milyen reagensek vezethetnek a konformáció pusztulási folyamatához? Több is van belőlük.

1. Hőmérséklet. Hevítéskor a molekula kvaterner, harmadlagos és másodlagos szerkezete fokozatosan elpusztul. Ez vizuálisan megfigyelhető, például egy közönséges csirke tojás sütésekor. A kapott "fehérje" a nyers termékben lévő albumin polipeptid elsődleges szerkezete.
2. Sugárzás.
3. Erős vegyi anyagok hatása: savak, lúgok, sók nehézfémek, oldószerek (például alkoholok, éterek, benzol és mások).

Ezt a folyamatot néha molekuláris olvadásnak is nevezik. A fehérjedenaturáció típusai attól függnek, hogy melyik ágens okozta. Egyes esetekben a vizsgálttal ellentétes folyamat megy végbe. Ez a renaturáció. Nem minden fehérje képes visszaállítani a szerkezetét, de jelentős részük képes erre. Így Ausztráliából és Amerikából származó vegyészek egy főtt csirke tojás renaturálását végezték el bizonyos reagensek és centrifugálási módszer segítségével.

Ez a folyamat fontos az élő szervezetek számára a polipeptidláncok riboszómák és rRNS általi szintézise során a sejtekben.

Fehérje molekula hidrolízise

A denaturáció mellett a fehérjéket még egy jellemzi kémiai tulajdonság- hidrolízis. Ez egyben a natív konformáció tönkretétele is, de nem az elsődleges szerkezetre, hanem teljesen az egyes aminosavakra. Az emésztés fontos része a fehérje hidrolízis. A polipeptidek hidrolízisének típusai a következők.

1. Kémiai. Savak vagy lúgok hatásán alapul.
2. Biológiai vagy enzimatikus.

A folyamat lényege azonban változatlan marad, és nem függ attól, hogy milyen típusú fehérjehidrolízis megy végbe. Ennek eredményeként aminosavak képződnek, amelyek minden sejtben, szervben és szövetben eljutnak. További transzformációjuk új polipeptidek szintézisével jár, amelyek már egy adott szervezet számára szükségesek.

Az iparban a fehérjemolekulák hidrolízisének folyamatát pontosan a szükséges aminosavak előállítására használják.

A fehérjék funkciói a szervezetben

A különböző típusú fehérjék, szénhidrátok, zsírok létfontosságúak bármely sejt normális működéséhez. Ez pedig az egész szervezet egészét jelenti. Ezért szerepüket nagyrészt az élőlényeken belüli jelentőségük és mindenütt jelenlétük magyarázza. A polipeptid molekuláknak számos fő funkciója különböztethető meg.

1. Katalitikus. Olyan enzimek végzik, amelyek fehérjeszerkezettel rendelkeznek. Majd később beszélünk róluk.
2. Szerkezeti. A fehérjék fajtái és funkcióik a szervezetben elsősorban magának a sejtnek a szerkezetét, alakját befolyásolják. Ezenkívül az ezt a szerepet betöltő polipeptidek hajat, körmöket, puhatestűhéjakat és madártollakat alkotnak. Ezenkívül bizonyos erősítést jelentenek a sejttestben. A porc is ilyen típusú fehérjékből áll. Példák: tubulin, keratin, aktin és mások.
3. Szabályozó. Ez a funkció a polipeptidek részvételében nyilvánul meg olyan folyamatokban, mint a transzkripció, transzláció, sejtciklus, splicing, mRNS olvasás és mások. Mindegyikben fontos szabályozó szerepet töltenek be.
4. Jel. Ez a funkció a sejtmembránon elhelyezkedő fehérjék végzik. Különféle jeleket továbbítanak egyik egységről a másikra, és ez a szövetek közötti kommunikációhoz vezet. Példák: citokinek, inzulin, növekedési faktorok és mások.
5. Szállítás. Bizonyos típusú fehérjék és az általuk ellátott funkcióik egyszerűen létfontosságúak. Ez történik például a hemoglobin fehérjével. A vérben sejtről sejtre szállítja az oxigént. Az ember számára pótolhatatlan.
6. Tartalék vagy tartalék. Az ilyen polipeptidek felhalmozódnak a növényekben és az állati tojásokban, mint kiegészítő táplálék- és energiaforrás. Ilyen például a globulinok.
7. Motor. Nagyon fontos funkció, különösen a protozoák és a baktériumok számára. Végül is csak a flagellák vagy csillók segítségével tudnak mozogni. És ezek az organellumok természetüknél fogva nem mások, mint fehérjék. Ilyen polipeptidek például a következők: miozin, aktin, kinezin és mások.

Ez nyilvánvaló fehérje funkciók az emberi testben és más élőlényekben nagyon sok és fontos. Ez ismét megerősíti, hogy az általunk vizsgált vegyületek nélkül az élet bolygónkon lehetetlen.

A fehérjék védő funkciója

A polipeptidek különféle hatások ellen védhetnek: kémiai, fizikai, biológiai. Például, ha a szervezet veszélyben van vírus vagy idegen természetű baktériumok formájában, akkor az immunglobulinok (antitestek) harcba lépnek velük, védő szerep.

Ha a fizikai hatásokról beszélünk, akkor itt nagy szerepet játszanak például fibrint és fibrinogént, amelyek részt vesznek a véralvadásban.

Élelmiszer fehérjék

Az étrendi fehérje típusai a következők:

• teljes - azok, amelyek tartalmazzák a szervezet számára szükséges összes aminosavat;
• inferior - azok, amelyek hiányos aminosav-összetételt tartalmaznak.

Mindkettő fontos azonban az emberi szervezet számára. Főleg az első csoport. Minden ember, különösen az intenzív fejlődés időszakaiban (gyermekkori és serdülőkor) és a pubertásnak önmagában is állandó fehérjeszintet kell fenntartania. Hiszen már megvizsgáltuk, milyen funkciókat látnak el ezek a csodálatos molekulák, és tudjuk, hogy gyakorlatilag egyetlen folyamat, egyetlen biokémiai reakció sem megy végbe bennünk polipeptidek részvétele nélkül.

Éppen ezért minden nap szükséges a napi fehérjemennyiség elfogyasztása, amelyet a következő termékek tartalmaznak:

• tojás;
• tej;
• túró;
• hús és hal;
• bab;
• bab;
• földimogyoró;
• búza;
• zab;
• lencse és mások.

Ha naponta 0,6 g polipeptidet fogyasztasz testtömeg-kilogrammonként, akkor ezek a vegyületek soha nem fognak hiányozni az emberből. Ha a szervezet hosszú ideig nem kap elegendő fehérjét, akkor az aminosav-éhezésnek nevezett betegség lép fel. Ez oda vezet súlyos jogsértés anyagcsere és ennek következtében sok más betegség.

Fehérjék egy ketrecben

Az összes élőlény legkisebb szerkezeti egységében - a sejtben - fehérjék is vannak. Sőt, a fenti funkciók szinte mindegyikét ellátják ott. Először is kialakul a sejt citoszkeletonja, amely mikrotubulusokból és mikrofilamentumokból áll. Az alak megtartására, valamint az organellumok közötti belső szállításra szolgál. Különféle ionok és vegyületek mozognak a fehérjemolekulák mentén, például csatornákon vagy síneken.

Fontos a membránba merülő és annak felszínén elhelyezkedő fehérjék szerepe. Itt receptor- és jelátviteli funkciókat is ellátnak, és részt vesznek magának a membránnak a felépítésében. Őrséget állnak, ami azt jelenti, hogy védő szerepet töltenek be. Milyen típusú fehérjék sorolhatók ebbe a csoportba egy sejtben? Sok példa van, íme néhány.

1. Aktin és miozin.
2. Elasztin.
3. Keratin.
4. Kollagén.
5. Tubulin.
6. Hemoglobin.
7. Inzulin.
8. transzkobalamin.
9. Transzferrin.
10. Tojásfehérje.

Összességében több száz különböző van, amelyek folyamatosan mozognak az egyes sejtekben.

A fehérjék típusai a szervezetben

Természetesen nagyon sokféle van belőlük. Ha megpróbáljuk valahogyan az összes létező fehérjét csoportokra osztani, valami ehhez hasonló osztályozást kaphatunk.

Általánosságban elmondható, hogy a szervezetben található fehérjék osztályozásánál számos jellemzőt vehetünk alapul. Még nincs egyetlen.

Enzimek

Fehérje természetű biológiai katalizátorok, amelyek jelentősen felgyorsítják az összes folyamatban lévő biokémiai folyamatot. A normál csere lehetetlen ezen kapcsolatok nélkül. A szintézis és a bomlás, a molekulák összeállítása és replikációjuk, a transzláció és transzkripció és egyebek minden folyamata egy adott típusú enzim hatására történik. Példák ezekre a molekulákra:

• oxidoreduktázok;
• transzferázok;
• kataláz;
• hidrolázok;
• izomerázok;
• liázok és mások.

Ma már a mindennapi életben is alkalmazzák az enzimeket. Így a mosóporok gyártása során gyakran használnak úgynevezett enzimeket - ezek biológiai katalizátorok. A meghatározott feltételek betartása esetén javítják a mosás minőségét. hőmérsékleti rezsim. Könnyen megköti a szennyeződésrészecskéket és eltávolítja azokat a szövetek felületéről.

Az enzimek azonban fehérjetermészetükből adódóan nem tolerálnak túl sokat melegvíz vagy lúgos vagy savas gyógyszerek közelsége. Valójában ebben az esetben a denaturáció folyamata megtörténik.

Az emberi szervezet működése világossá vált ben eleje XIX század. A tudósok ezeket az anyagokat a görög „fehérjék” kifejezéssel jelölték, a protos szóból - „fő, első”.

Ezek fő jellemzője kémiai vegyületek az, hogy ezek az alapok, amelyeket a szervezet új sejtek létrehozásához használ. Egyéb funkcióik a szabályozási és anyagcsere-folyamatok biztosítása; a szállítási funkciók ellátásában (például a hemoglobin fehérje, amely a véráramon keresztül osztja el az oxigént a szervezetben); izomrostok képződésében; a szervezet számos létfontosságú funkciójának kezelésében ( ragyogó példa fehérje inzulinként szolgál); az emésztési folyamat szabályozásában, energiaanyagcsere; a test védelmében.

Ezen anyagok kémiai szerkezetét a fehérjemolekulákat alkotó aminosavak száma határozza meg. A molekulák meglehetősen nagy méretűek. Ezek az anyagok nagy molekulatömegűek szerves anyagokés peptidkötéssel összekapcsolt aminosavláncok. Meghatározzák a fehérjék aminosav-összetételét genetikai kód. Az aminosavak kombinációjának számos változata a fehérjemolekulák különféle tulajdonságait biztosítja. Általában összekapcsolódnak egymással, és összetett komplexeket alkotnak.

A fehérjék osztályozása még nem végleges, mivel nem minden fehérjét tanulmányoztak a tudósok. Sokuk szerepe továbbra is rejtély az emberek számára. Eddig a fehérjéket aszerint osztották fel, hogy biológiai szerepük és mely aminosavak szerepelnek összetételükben. Táplálkozásunk szempontjából nem maga a fehérje az értékes, hanem az azt alkotó aminosavak. Az aminosavak az egyik fajtája szerves savak. Több mint 100 van belőlük, ezek nélkül az anyagcsere folyamatok nem következhetnek be.

A szervezet nem tudja teljesen felszívni a táplálékkal szállított fehérjéket. Legtöbbjük a savas emésztőnedvek hatására elpusztul. A fehérjék aminosavakká bomlanak. A szervezet lebontás után „beveszi” a számára szükséges aminosavakat, és ezekből állítja elő a szükséges fehérjéket. Ebben az esetben egyes aminosavak átalakulhatnak másokká. Az átalakuláson kívül önállóan is szintetizálódhatnak a szervezetben.

Azonban nem minden aminosavat képes a szervezetünk előállítani. A nem szintetizáltakat esszenciálisnak nevezzük, mert a szervezetnek szüksége van rájuk, és csak kívülről tudja megszerezni. Az esszenciális aminosavak nem pótolhatók másokkal. Ezek közé tartozik a metionin, lizin, izoleucin, leucin, fenilalanin, treonin, valin. Ezen kívül vannak más aminosavak, amelyek kizárólag az esszenciális fenilalaninból és metioninból képződnek. Ezért a táplálkozás minőségét nem a bejövő fehérjék mennyisége, hanem azok minőségi összetétele határozza meg. Például a burgonya, a fehér káposzta, a cékla, a káposzta, a hüvelyesek és a kenyér nagy mennyiségben tartalmaz triptofánt, lizint és metionint.

A fehérjeanyagcsere áramlása szervezetünkben a szükséges fehérjék megfelelő mennyiségétől függ. Egyes anyagok lebomlása és átalakulása másokká a szervezet számára szükséges energia felszabadulásával történik.

A szervezet létfontosságú tevékenysége következtében bizonyos fehérjék folyamatosan elvesznek. Naponta hozzávetőleg 30 g fogy a kívülről érkező fehérjeanyagokból. Ezért a veszteséget figyelembe véve az étrendnek elegendő mennyiségben kell tartalmaznia ezeket az anyagokat a szervezet működésének biztosításához.

A szervezet fehérjeanyag-fogyasztása számos tényezőtől függ: nehéz feladat elvégzése fizikai munka vagy nyugalomban lenni; érzelmi állapot. A napi fehérjebevitel felnőtteknél legalább 50 gramm (ez körülbelül 0,8 gramm testtömeg-kilogrammonként). A gyermekek az intenzív növekedés és fejlődés miatt több fehérjét igényelnek - testtömeg-kilogrammonként akár 1,9 grammot.

Azonban még az élelmiszerekben elfogyasztott nagy mennyiségű fehérje sem garantálja az aminosavak kiegyensúlyozott mennyiségét. Ezért az étrendnek változatosnak kell lennie, hogy a szervezet a lehető legtöbb hasznot tudja kihozni belőle különböző aminosavak formájában. Nem arról beszélünk, hogy ha ma elfogyasztott ételben nincs triptofán, akkor holnap megbetegszik. Nem, a test „tud” kis mennyiségben hasznos aminosavakat tárolni és szükség esetén felhasználni. A szervezet kumulatív kapacitása azonban nem túl magas, tehát tartalékok hasznos anyagok rendszeresen pótolni kell.

Ha személyes meggyőződése (vegetáriánusság) vagy egészségügyi okok (gyomor-bélrendszeri és étrendi táplálkozási problémák) miatt étkezési korlátozások lépnek fel, akkor táplálkozási szakemberhez kell fordulnia, hogy módosítsa étrendjét és helyreállítsa a fehérje egyensúlyát a szervezetben.
Az intenzív sporttevékenység során a szervezetnek nagy mennyiségű fehérjére van szüksége. A sporttáplálkozást kifejezetten az ilyen emberek számára készítik. A fehérjebevitelnek azonban meg kell felelnie az elvégzett fizikai aktivitásnak. Ezeknek az anyagoknak a feleslege, a közhiedelemmel ellentétben, nem vezet az izomtömeg éles növekedéséhez.

A fehérjék funkcióinak sokfélesége lefedi a szervezetben szinte minden biokémiai folyamatot. Ezeket biokémiai katalizátoroknak nevezhetjük.
A fehérjék alkotják a citoszkeletont, amely fenntartja a sejtek alakját. Fehérjék nélkül az immunrendszer sikeres működése lehetetlen.

Kiváló élelmiszerforrás fehérjék a hús, tej, hal, gabonafélék, hüvelyesek, diófélék. A gyümölcsök, bogyók és zöldségek kevésbé gazdagok fehérjében.

Az első fehérje, amelyet aminosavszekvenciájának meghatározására tanulmányoztak, az inzulin volt. Ezért az eredményért F. Sanger Nobel-díjat kapott a múlt század 60-as éveiben. Ugyanakkor D. Kendrew és M. Perutz tudósok képesek voltak a mioglobin és a hemoglobin háromdimenziós szerkezetét létrehozni röntgendiffrakciós technikák segítségével. Ezért Nobel-díjat is kaptak.

A tanulmány története

A fehérjék tanulmányozásának alapítója Antoine Francois de Fourcroix. Külön osztályként azonosította őket, miután észrevette, hogy savaknak vagy magas hőmérsékletnek kitéve képesek denaturálódni (vagy koagulálni). Tanulmányozta a fibrint (vérből izolálva), a glutént (búzaszemből izolálva) és az albumint (tojásfehérjét).


G. Mulder holland tudós kiegészítette francia kollégája, de Fourcroix tudományos munkáját és elemzést végzett fehérje összetétel. Ezen elemzés alapján azt feltételezte, hogy a legtöbb fehérjemolekula hasonló empirikus képlettel rendelkezik. Ő volt az első, aki meghatározta egy fehérje molekulatömegét.
Mulder szerint minden fehérje kis szerkezeti összetevőkből - „fehérjékből” áll. 1838-ban pedig a svéd tudós, J. Berzelius javasolta a „fehérjék” kifejezést az összes fehérje általános elnevezéseként.

A következő 30-40 évben kutatásokat végeztek a fehérjéket alkotó aminosavak többségével kapcsolatban. 1894-ben A. Kossel német fiziológus azt a feltevést tette, hogy az aminosavak a fehérjék szerkezeti összetevői, és peptidkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Egy fehérje aminosavsorrendjét próbálta tanulmányozni.
1926-ban végre felismerték a fehérjék domináns szerepét a szervezetben. Ez akkor történt, amikor D. Sumner amerikai vegyész bebizonyította, hogy az ureáz (olyan enzim, amely nélkül számos kémiai folyamat nem mehet végbe) fehérje.

Abban az időben rendkívül nehéz volt elkülöníteni a tiszta fehérjéket tudományos igényekre. Éppen ezért az első kísérleteket azokkal a polipeptidekkel végezték, amelyek minimális költséggel jelentős mennyiségben tisztíthatók - ezek a szarvasmarha levágása után felszabaduló vérfehérjék, csirkefehérjék, különféle toxinok, emésztési vagy anyagcsere eredetű enzimek. Az 50-es évek végén lehetőség nyílt a szarvasmarha-hasnyálmirigy-ribonukleáz tisztítására. Ez az anyag sok tudós kísérleti tárgyává vált.

IN modern tudomány a fehérjekutatás minőségileg új szinten folytatódott. A biokémiának van egy ága, az úgynevezett proteomika. Ma már a proteomikának köszönhetően nemcsak izolált tisztított fehérjéket lehet vizsgálni, hanem számos különböző sejthez, szövethez tartozó fehérje módosulásának párhuzamos, egyidejű változásait is. A tudósok ma már elméletileg ki tudják számítani egy fehérje szerkezetét az aminosavszekvenciájából. A krioelektronmikroszkópos módszerek lehetővé teszik nagy és kis fehérjekomplexek vizsgálatát.

A fehérjék tulajdonságai

A fehérjék mérete mérhető az őket alkotó aminosavak számában vagy daltonokban, amelyek a molekulatömegüket jelzik. Például az élesztőfehérjék 450 aminosavból állnak, és molekulatömegük 53 kilodalton. A modern tudomány által ismert legnagyobb fehérje, a titin, több mint 38 ezer aminosavból áll, molekulatömege pedig körülbelül 3700 kilodalton.
A fehérjék, amelyek kötődnek a nukleinsavak foszfátmaradékaikkal való kölcsönhatásuk miatt bázikus fehérjéknek számítanak. Ide tartoznak a protaminok és a hisztonok.

A fehérjéket az oldhatóságuk szerint osztályozzák, legtöbbjük vízben jól oldódik. Vannak azonban kivételek. A fibroin (a pókháló és a selyem alapja) és a keratin (az emberek szőrének alapja, valamint az állatok gyapjúja és a madarak tollai) oldhatatlan.

Denaturáció

A fehérjék általában megmaradnak fizikai és kémiai tulajdonságaiés annak az élő szervezetnek a szerkezete, amelyhez tartoznak. Következésképpen, ha a test alkalmazkodik egy bizonyos hőmérséklethez, akkor a fehérje ellenáll annak, és nem változtatja meg tulajdonságait.
Az olyan körülmények változásai, mint a környezeti hőmérséklet vagy a savas/lúgos környezetnek való kitettség, a fehérje másodlagos, harmadlagos és kvaterner szerkezetének elvesztését okozzák. Az élő sejtben rejlő natív szerkezet elvesztését denaturációnak vagy fehérje feltekeredésének nevezik. A denaturáció lehet részleges vagy teljes, visszafordíthatatlan vagy reverzibilis. A visszafordíthatatlan denaturáció legnépszerűbb és leghétköznapibb példája a keményre főtt csirke tojás elkészítése. Magas hőmérsékletnek kitéve az ovalbumin, egy átlátszó fehérje, átlátszatlanná és sűrűvé válik.

Egyes esetekben a denaturáció visszafordítható ammóniumsók segítségével. A reverzibilis denaturációt fehérjetisztítási módszerként alkalmazzák.

Egyszerű és összetett fehérjék

A peptidláncok mellett egyes fehérjék nem aminosav szerkezeti egységeket is tartalmaznak. A nem-aminosav-fragmensek jelenlétének vagy hiányának kritériuma szerint a fehérjéket két csoportra osztják: összetett és egyszerű fehérjékre. Az egyszerű fehérjék csak aminosavláncokból állnak. A komplex fehérjék olyan fragmentumokat tartalmaznak, amelyek nem fehérje jellegűek.

Által kémiai természet A komplex fehérjék öt osztálya létezik:

• Glikoproteinek.
• Kromoproteinek.
• Foszfoproteinek.
• Metalloproteinek.
• Lipoproteinek.

A glikoproteinek kovalensen kapcsolt szénhidrát-maradékokat és ezek fajtáit - proteoglikánokat - tartalmaznak. A glikoproteinek közé tartoznak például az immunglobulinok.

A kromoproteinek az összetett fehérjék általános neve, amelyek közé tartoznak a flavoproteinek, klorofillok, hemoglobin és mások.

A foszfoproteineknek nevezett fehérjék maradékokat tartalmaznak foszforsav. A fehérjék ebbe a csoportjába tartozik például a tejkazein.

A metalloproteinek olyan fehérjék, amelyek bizonyos fémek kovalens kötésű ionjait tartalmazzák. Köztük vannak olyan fehérjék, amelyek szállítási és tárolási funkciókat látnak el (transzferrin, ferritin).

Az összetett fehérjék, a lipoproteinek lipidmaradványokat tartalmaznak. Feladatuk a lipidek szállítása.

Fehérje bioszintézis

Az élő szervezetek aminosavak alapján fehérjéket hoznak létre genetikai információ, ami génekben van kódolva. A szintetizált fehérjék mindegyike egymáshoz kapcsolódó aminosavak teljesen egyedi szekvenciájából áll. Az egyedi szekvenciát olyan faktor határozza meg, mint egy adott fehérjével kapcsolatos információt kódoló gén nukleotidszekvenciája.

A genetikai kód kodonokból áll. A kodon a genetikai információ egysége, amely nukleotid-maradékokból áll. Mindegyik kodon felelős egy aminosav és egy fehérje összekapcsolásáért. Összes számuk 64. Egyes aminosavakat nem egy, hanem több kodon határoz meg.

A fehérjék funkciói a szervezetben

Más biológiai makromolekulákkal (poliszacharidokkal és lipidekkel) együtt a szervezetnek fehérjékre van szüksége a legtöbb életfolyamatokat sejtekben. A fehérjék anyagcsere-folyamatokat és energia átalakulások. Ezek szerves részei - sejtszerkezetek, és részt vesznek az intercelluláris anyagok szintézisében.

Megjegyzendő, hogy a fehérjék funkció szerinti osztályozása meglehetősen önkényes, mivel egyes élő szervezetekben ugyanaz a fehérje több funkciót is elláthat. különböző funkciókat. A fehérjék magas enzimaktivitásuknak köszönhetően számos funkciót látnak el. Az ilyen enzimek közé tartozik különösen a miozin motorfehérje, valamint a protein kinázok szabályozó fehérjéi.

Katalitikus funkció

A fehérjék leginkább tanulmányozott szerepe a szervezetben a különféle kémiai reakciók katalízise. Az enzimek olyan fehérjék csoportja, amelyek specifikus katalitikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezen enzimek mindegyike egy vagy több hasonló reakciót katalizál. A tudomány több ezer enzimes anyagot ismer. Például a pepszin anyag, amely az emésztés során lebontja a fehérjéket, egy enzim.

A szervezetünkben fellépő több mint 4000 reakció igényel katalízist. Enzimek befolyása nélkül a reakció tízszer és százszor lassabban megy végbe.
Azokat a molekulákat, amelyek a reakció során egy enzimhez kapcsolódnak, majd megváltoznak, szubsztrátoknak nevezzük. Az enzim sok aminosavat tartalmaz, de nem mindegyik lép kölcsönhatásba a szubsztráttal, és természetesen nem mindegyik vesz részt közvetlenül a katalízis folyamatában. Az enzim azon része, amelyhez a szubsztrát kötődik, aktív enzimatikus helynek tekintendő.

Strukturális funkció

A citoszkeleton szerkezeti fehérjéi egyfajta merev váz, amely alakot ad a sejteknek. Nekik köszönhetően a sejtek alakja megváltozhat. Ezek közé tartozik az elasztin, a kollagén, a keratin. A kötőszövetben található intercelluláris anyag fő összetevői a kollagén és az elasztin. A keratin a madarak haj- és körömképződésének, valamint tollazatának az alapja.

Védő funkció

A fehérjéknek számos védelmi funkciója van: fizikai, immun, kémiai.
A formációban fizikai védelem A kollagén részt vesz. Ez képezi az olyan típusú kötőszövetek intercelluláris anyagának alapját, mint a csontok, porcok, inak és a bőr mély rétegei (dermis). A fehérjék e csoportjába tartoznak például a trombinok és a fibrinogének, amelyek részt vesznek a véralvadásban.

Az immunvédelem magában foglalja a vérben vagy más biológiai folyadékokban található fehérjék részvételét a szervezet védekező válaszának kialakításában a patogén mikroorganizmusok támadásával vagy károsodásával szemben. Például az immunglobulinok semlegesítik a vírusokat, baktériumokat vagy idegen fehérjéket. Az immunrendszer által termelt antitestek a szervezet számára idegen anyagokhoz, az úgynevezett antigénekhez kötődnek, és semlegesítik azokat. Általános szabály, hogy az antitesteket az intercelluláris térbe választják ki, vagy speciális plazmasejtek membránjaiban rögzítik.

Az enzimek és a szubsztrát nem kapcsolódnak szorosan egymáshoz; egyébként a katalizált reakció lefolyása megszakadhat. De az antigén és az antitestek kötődésének stabilitását semmi sem korlátozza.

A kémiai védelem abból áll, hogy a fehérjemolekulákat különféle méreganyagokhoz kötik, azaz biztosítják a szervezet méregtelenítését. Szervezetünk méregtelenítésében a legfontosabb szerepet a májenzimek töltik be, amelyek a mérgeket lebontják vagy oldható formává alakítják. Az oldott méreganyagok gyorsan elhagyják a szervezetet.

Szabályozó funkció

A legtöbb intracelluláris folyamatot fehérjemolekulák szabályozzák. Ezek a molekulák rendkívül speciális funkciót látnak el, és nem építőanyagok a sejtek számára, és nem is energiaforrások. A szabályozás az enzimek aktivitásának vagy más molekulákhoz való kötődésnek köszönhető.
A protein kinázok fontos szerepet játszanak a sejten belüli folyamatok szabályozásában. Ezek olyan enzimek, amelyek befolyásolják más fehérjék aktivitását azáltal, hogy foszfátrészecskéket kötnek hozzájuk. Vagy fokozzák az aktivitást, vagy teljesen elnyomják azt.

Jelzés funkció

A fehérjék jelátviteli funkciója abban fejeződik ki, hogy képesek jelzőanyagként szolgálni. Jeleket továbbítanak a szövetek, sejtek és szervek között. Néha a jelátviteli funkciót a szabályozó funkcióhoz hasonlónak tekintik, mivel számos intracelluláris szabályozó fehérje is végez jelátvitelt. A sejtek kölcsönhatásba lépnek egymással jelátviteli fehérjék segítségével, amelyek az intercelluláris anyagon keresztül terjednek.

A citokinek és a hormonfehérjék jelátviteli funkciót látnak el.
A hormonokat a vér szállítja. Amikor egy receptor kötődik egy hormonhoz, válaszreakciót vált ki a sejtben. A hormonok szabályozzák az anyagok koncentrációját a vérsejtekben, valamint szabályozzák a sejtek növekedését és szaporodását. Ilyen fehérjékre példa a jól ismert inzulin, amely szabályozza a vér glükózkoncentrációját.

A citokinek kis peptid hírvivő molekulák. Szabályozóként működnek a különböző sejtek közötti kölcsönhatásban, valamint meghatározzák e sejtek túlélését, elnyomják vagy stimulálják növekedésüket és funkcionális aktivitásukat. Citokinek nélkül az idegrendszer, az endokrin és az immunrendszer összehangolt munkája lehetetlen. Például a citokinek tumornekrózist okozhatnak – vagyis a gyulladásos sejtek növekedésének és aktivitásának elnyomását.

Szállítási funkció

A kis molekulák szállításában részt vevő oldható fehérjéknek könnyen kötődniük kell a szubsztráthoz, ha az nagy koncentrációban van jelen, és azt is könnyen fel kell szabadítaniuk, ha alacsony koncentrációban van jelen. A transzportfehérjékre példa a hemoglobin. Oxigént szállít a tüdőből és más szövetekbe viszi, valamint a szövetekből a tüdőbe szállítja vissza a szén-dioxidot is. A hemoglobinhoz hasonló fehérjéket az élő szervezetek minden birodalmában találtak.

Tartalék (vagy tartalék) funkció

Ezek a fehérjék közé tartozik a kazein, az ovalbumin és mások. Ezeket a tartalékfehérjéket az állati tojásokban és a növényi magvakban raktározzák energiaforrásként. Táplálkozási funkciókat látnak el. Számos fehérjét használunk szervezetünkben aminosavforrásként.

A fehérjék receptor funkciója

A fehérjereceptorok bármelyikben elhelyezkedhetnek sejtmembránés a citoplazmában. A fehérjemolekula egy része kap jelet (bármilyen természetű: kémiai, fény, termikus, mechanikai). A receptorfehérje konformációs változásokon megy keresztül egy jel hatására. Ezek a változások a molekula egy másik részét érintik, amely a jel továbbításáért felelős más sejtkomponensekhez. A jelátvitel mechanizmusai különböznek egymástól.

Motor (vagy mozgás) funkció

A motorfehérjék felelősek a mozgás és az izomösszehúzódás biztosításáért (testszinten), valamint a flagellák és csillók mozgásáért, az intracelluláris anyagszállításért, valamint a leukociták amőboid mozgásáért (sejtszinten).

Fehérjék az anyagcserében

A legtöbb növény és mikroorganizmus 20 bázikus aminosavat, valamint bizonyos mennyiségű további aminosavat képes szintetizálni. De ha bent vannak környezet, akkor a szervezet szívesebben takarít meg energiát és szállítja azt bent, mintsem szintetizálja.

Azokat az aminosavakat, amelyeket a szervezet nem szintetizál, esszenciálisnak nevezzük, ezért csak kívülről juthatnak hozzánk.

Az ember aminosavakat az élelmiszerben található fehérjékből kap. A fehérjék denaturálódnak az emésztés során savas gyomornedvek és enzimek hatására. Az emésztési folyamat eredményeként nyert aminosavak egy része a szükséges fehérjék szintéziséhez kerül felhasználásra, a többi pedig a glükoneogenezis során glükózzá alakul, vagy a Krebs-ciklusban hasznosul (ez egy anyagcsere-folyamat). bontás).

A fehérjék energiaforrásként való felhasználása különösen fontos kedvezőtlen körülmények amikor a szervezet felhasználja belső „vésztartalékát” – saját fehérjéit. Az aminosavak szintén fontos nitrogénforrások a szervezet számára.

Egységes szabványok napi szükséglet nem a fehérjékben. A vastagbélben lakó mikroflóra aminosavakat is szintetizál, ezeket nem lehet figyelembe venni a fehérjestandardok összeállításakor.

Fehérje tartalékok benne emberi test minimálisak, és csak a testszövetekből származó bomló fehérjékből és a táplálékkal érkező aminosavakból lehet új fehérjéket szintetizálni. A fehérjéket nem szintetizálják azokból az anyagokból, amelyek a zsírok és szénhidrátok részét képezik.

Fehérjehiány
A fehérjehiány az étrendben a gyermekek növekedésének és fejlődésének súlyos lelassulását okozza. Felnőttek számára a fehérjehiány veszélyes a májban bekövetkező mélyreható változások, a hormonszint változásai és a mirigyek működésének zavara miatt. belső szekréció, az emészthetőség romlása tápanyagok, memória- és teljesítményromlás, szívproblémák. Mindezek negatív jelenségekösszefügg azzal a ténnyel, hogy a fehérjék az emberi test szinte minden folyamatában részt vesznek.

A múlt század 70-es éveiben halálos eseteket regisztráltak az emberekben hosszú ideig alacsony kalóriatartalmú étrend követése súlyos fehérjehiány esetén. Általános szabály, hogy ebben az esetben a halál közvetlen oka a szívizom visszafordíthatatlan változása volt.

A fehérjehiány csökkenti az immunitás fertőzésekkel szembeni ellenálló képességét, mivel csökken az antitestképződés szintje. Az interferon és a lizozim (védőfaktorok) szintézisének megsértése a gyulladásos folyamatok súlyosbodását okozza. Ráadásul a fehérjehiány gyakran vitaminhiánnyal is jár, ami viszont szintén káros következményekkel jár.

A hiány nem befolyásolja a lehető legjobb módon az enzimek termelésére és a fontos tápanyagok felszívódására. Nem szabad elfelejtenünk, hogy a hormonok fehérjeképződmények, ezért a fehérjék hiánya súlyos hormonális zavarokhoz vezethet.

Minden fizikai tevékenység károsítja az izomsejteket, és minél nagyobb a terhelés, annál jobban szenvednek az izmok. A sérült izomsejtek helyreállításához nagy mennyiségre van szükség minőségi fehérje. A közhiedelemmel ellentétben a fizikai aktivitás csak akkor előnyös, ha elegendő mennyiségű fehérjét juttat a szervezetbe táplálékkal. Intenzívhez fizikai aktivitás A fehérjebevitelnek el kell érnie a 1,5-2 grammot testtömegkilogrammonként.

Túlzott fehérje

A szervezet nitrogén egyensúlyának fenntartásához bizonyos mennyiségű fehérjére van szükség. Ha egy kicsit több fehérje van az étrendben, az nem károsítja az egészségét. Ebben az esetben az aminosavak felesleges mennyiségét egyszerűen kiegészítő energiaforrásként használják fel.

De ha egy személy nem edz, és testtömeg-kilogrammonként több mint 1,75 gramm fehérjét fogyaszt, akkor a felesleges fehérje felhalmozódik a májban, amely nitrogéntartalmú vegyületekké és glükózzá alakul. A nitrogéntartalmú vegyületet (karbamidot) a vesén keresztül kell kiválasztani a szervezetből.

Ezen túlmenően, ha túl sok fehérje van, a szervezet savas reakciója lép fel, ami az ivási rendszer megváltozása miatt a kalcium elvesztéséhez vezet. Ezenkívül a fehérjében gazdag húsételek gyakran tartalmaznak purint, amelyek egy része az anyagcsere során lerakódik az ízületekben, és köszvény kialakulását okozza. Meg kell jegyezni, hogy a fehérjetöbblettel kapcsolatos rendellenességek sokkal ritkábban fordulnak elő, mint a fehérjehiányhoz kapcsolódó rendellenességek.

Az étrendben lévő elegendő fehérje mennyiségének felmérése a nitrogén egyensúly állapota alapján történik. A szervezet folyamatosan új fehérjéket szintetizál, és felszabadítja a fehérjeanyagcsere végtermékeit. A fehérjék nitrogént tartalmaznak, ami nem található meg a zsírokban vagy szénhidrátokban. És ha a nitrogén tartalékként rakódik le a szervezetben, az kizárólag a fehérjék összetételében van. A fehérje lebontása során a vizelettel együtt kell ürülnie. Ahhoz, hogy a szervezet tovább működjön a megfelelő szint, szükséges az eltávolított nitrogén pótlása. A nitrogén egyensúly azt jelenti, hogy az elfogyasztott nitrogén mennyisége megegyezik a szervezetből kiürült mennyiséggel.

Fehérje táplálkozás

Az étrendi fehérjék előnyeit a fehérje emészthetőségi együtthatója értékeli. Ez az együttható figyelembe veszi a kémiai értéket (aminosavak összetétele) és a biológiai értéket (a fehérjeemésztés százalékos arányát). Teljes értékű fehérjeforrások azok a termékek, amelyek emésztési együtthatója 1,00.

Az emészthetőségi együttható 1,00 a következő termékekben: tojás, szójafehérje, tej. A marhahús együtthatója 0,92.

Ezek a termékek kiváló minőségű fehérjeforrást jelentenek, de ne feledje, hogy sok zsírt tartalmaznak, ezért nem tanácsos túlzottan felhasználni őket az étrendben. Kívül nagy mennyiségben fehérje, a felesleges zsír is bejut a szervezetbe.

Előnyben részesített fehérjedús élelmiszerek: szója sajtok, zsírszegény sajtok, sovány borjúhús, tojásfehérje, zsírszegény túró, friss hal és tenger gyümölcsei, fiatal bárány, csirke, fehér hús.
Kevésbé előnyös olyan termékeket fogyasztani, mint: tej és joghurtok hozzáadott cukorral, vörös hús (bélszín), sötét csirke- és pulykahús, sovány darabok, házi túró, feldolgozott hús szalonna, szalámi, sonka formájában.

A tojásfehérje tiszta fehérje, és nem tartalmaz zsírt. A sovány hús a fehérjékből származó kilokalóriák körülbelül 50%-át tartalmazza; keményítőt tartalmazó termékekben - 15%; sovány tejben – 40%; zöldségekben – 30%.

A fehérje étrend kiválasztásának fő szabálya a következő: több kalóriaegységenkénti fehérje és magas fehérje emészthetőség. A legelőnyösebb az ételek fogyasztása alacsony tartalom zsír és magas fehérjetartalom. A kalóriainformáció bármely termék csomagolásán megtalálható. A nehezen kiszámítható kalóriatartalmú termékek fehérje- és zsírtartalmára vonatkozó általános adatok speciális táblázatokban találhatók.

A hőkezelt fehérjék könnyebben emészthetők, mert könnyen hozzáférhetővé válnak az emésztőrendszer enzimei számára. A hőkezelés azonban csökkentheti a fehérje biológiai értékét, mivel egyes aminosavak elpusztulnak.

Egyes esetekben fehérje- és zsírtartalom élelmiszeripari termékek

Termékek	Fehérjék, gramm	Zsírok, gramm
Csirke	20,8	8,9
Szív	15	3
Sertés sovány	16,3	27,8
Marhahús	18,9	12,3
Borjúhús	19,7	1,2
Doktor főtt kolbász	13,7	22,9
Diétás főtt kolbász	12,2	13,5
Sárga tőkehal	15,8	0,7
Hering	17,7	19,6
Tokhal kaviár szemcsés	28,6	9,8
Búzakenyér I. osztályú lisztből	7,6	2,3
Rozskenyér	4,5	0,8
Vajas péksütemények	7,2	4,3

Nagyon hasznos a szójatermékek fogyasztása: tofu sajt, tej, hús. A szója abszolút minden szükséges aminosavat tartalmaz a szervezet szükségleteinek kielégítéséhez szükséges arányban. Ráadásul tökéletesen felszívódik.
A tejben található kazein szintén teljes értékű fehérje. Emészthetőségi együtthatója 1,00. A tejből izolált kazein és szója kombinációja lehetővé teszi a létrehozást egészséges termékek magas fehérjetartalmú élelmiszerek, ugyanakkor nem tartalmaznak laktózt, ami lehetővé teszi a laktóz intoleranciában szenvedők számára történő felhasználásukat. Az ilyen termékek másik előnye, hogy nem tartalmaznak tejsavót, amely potenciális allergének forrása.

Fehérje anyagcsere

A fehérje emésztéséhez a szervezetnek sok energiára van szüksége. Először is, a szervezetnek le kell bontania a fehérje aminosavláncát több rövid láncra, vagy magukra az aminosavakra. Ez a folyamat meglehetősen hosszadalmas, és különféle enzimeket igényel, amelyeket a szervezetnek létre kell hoznia, és az emésztőrendszerbe kell szállítania. A fehérjeanyagcsere maradék termékeit - a nitrogéntartalmú vegyületeket - ki kell üríteni a szervezetből.


Mindezek a tevékenységek összességében jelentős mennyiségű energiát fogyasztanak a fehérjetartalmú élelmiszerek felszívódásához. Ezért a fehérjetartalmú élelmiszerek serkentik az anyagcsere felgyorsulását és a belső folyamatok energiaköltségének növekedését.

A szervezet a teljes bevitt kalória körülbelül 15%-át fordíthatja a táplálék asszimilációjára.
A magas fehérjetartalmú élelmiszerek hozzájárulnak a fokozott hőtermeléshez az anyagcsere során. A testhőmérséklet enyhén emelkedik, ami további energiafelhasználáshoz vezet a termogenezis folyamatához.

A fehérjéket nem mindig használják energiaforrásként. Ennek az az oka, hogy a szervezet energiaforrásaként való felhasználásuk veszteséges lehet, mert bizonyos mennyiségű zsírból és szénhidrátból sokkal több kalóriát és sokkal hatékonyabban lehet bevinni, mint hasonló mennyiségű fehérjéből. Ráadásul ritkán van fehérjefelesleg a szervezetben, és ha van, akkor a felesleges fehérjék nagy részét plasztikus funkciók ellátására fordítják.

Abban az esetben, ha az étrendből hiányoznak az energiaforrások zsírok és szénhidrátok formájában, a szervezet elkezdi felhasználni a felhalmozott zsírokat.

A megfelelő mennyiségű fehérje az étrendben segít aktiválni és normalizálni a lassú anyagcserét az elhízott embereknél, valamint segít fenntartani az izomtömeget.

Ha nincs elég fehérje, a szervezet átáll az izomfehérjék használatára. Ez azért történik, mert az izmok nem annyira fontosak a szervezet működésének fenntartásához. A legtöbb kalória izomrostokban ég el, az izomtömeg csökkenése pedig csökkenti a szervezet energiafelhasználását.

Nagyon gyakran azok az emberek, akik a fogyás érdekében különféle diétákat követnek, olyan étrendet választanak, amelyben nagyon kevés fehérje kerül a szervezetbe az étellel. Általában ezek zöldség- vagy gyümölcsdiéták. A károkon kívül egy ilyen diéta semmit sem hoz. A fehérjehiányos szervek és rendszerek működése gátolt, ami különféle rendellenességeket és betegségeket okoz. Minden étrendet figyelembe kell venni a szervezet fehérjeszükséglete szempontjából.

Több folyadékot igényelnek az olyan folyamatok, mint a fehérjék felszívódása és energiaszükségletre való felhasználása, valamint a fehérjeanyagcsere termékeinek kiválasztódása. A kiszáradás elkerülése érdekében naponta körülbelül 2 liter vizet kell inni.

A citoszkeleton szerkezeti fehérjéi, mint egyfajta megerősítés, formát adnak a sejteknek és számos organellumnak, és részt vesznek a sejtek alakjának megváltoztatásában. A legtöbb szerkezeti fehérje fonalas: például az aktin és a tubulin monomerjei globuláris, oldható fehérjék, de polimerizáció után hosszú filamentumokat képeznek, amelyek a citoszkeletont alkotják, lehetővé téve a sejt számára, hogy megtartsa alakját. A kollagén és az elasztin a kötőszövet (például porc) intercelluláris anyagának fő összetevői, egy másik szerkezeti fehérje, a keratin pedig hajból, körmökből, madártollakból és néhány kagylóból áll.

Védő funkció

A fehérjék védelmi funkcióinak többféle típusa létezik:

Fizikai védelem. Ez magában foglalja a kollagént, egy olyan fehérjét, amely a kötőszövetek (beleértve a csontokat, porcokat, inakat és a bőr mélyrétegeit (dermis)) intercelluláris anyagának alapját képezi; keratin, amely az epidermisz szaru, haj, toll, szarv és egyéb származékainak alapját képezi.

Az ilyen fehérjéket jellemzően szerkezeti funkcióval rendelkező fehérjéknek tekintik. A fehérjék e csoportjába tartoznak például a fibrinogének és a trombinok, amelyek részt vesznek a véralvadásban.

Immunvédelem. A vért és más biológiai folyadékokat felépítő fehérjék részt vesznek a szervezet védekező válaszában mind a károsodásokra, mind a kórokozók támadásaira.

Szabályozó funkció

A komplementrendszer fehérjéi és az antitestek (immunglobulinok) a második csoport fehérjéihez tartoznak; semlegesítik a baktériumokat, vírusokat vagy idegen fehérjéket. Az adaptív immunrendszer részét képező antitestek az adott szervezet számára idegen anyagokhoz, antigénekhez kötődnek, és ezáltal semlegesítik azokat, a pusztulás helyére irányítva azokat. Az antitestek kiválasztódhatnak az intercelluláris térbe, vagy beágyazódhatnak a speciális B-limfociták, úgynevezett plazmaciták membránjaiba.

Míg az enzimek korlátozott affinitással rendelkeznek a szubsztráthoz, mivel a szubsztráthoz való túl erős kötődés zavarhatja a katalizált reakciót, az antitest antigénhez való kötődésének tartóssága nincs korlátozva.

Számos sejten belüli folyamatot fehérjemolekulák szabályoznak, amelyek nem szolgálnak sem energiaforrásként, sem építőanyagként a sejt számára. Ezek a fehérjék szabályozzák a transzkripciót, transzlációt, splicinget, valamint más fehérjék stb. aktivitását. A fehérjék vagy enzimatikus aktivitásukon (például protein kinázok) vagy más molekulákhoz való specifikus kötődésen keresztül látják el szabályozó funkciójukat, ami általában befolyásolja a kölcsönhatást a fehérjékkel. ezek az enzimmolekulák.

A géntranszkripciót tehát a transzkripciós faktorok - aktivátor fehérjék és represszor fehérjék - a gének szabályozó szekvenciáihoz való kapcsolódása határozza meg. Translációs szinten számos mRNS leolvasását a fehérjefaktorok kötődése is szabályozza, illetve az RNS és a fehérjék lebontását is speciális fehérjekomplexek végzik. Az intracelluláris folyamatok szabályozásában a legfontosabb szerepet a protein kinázok játsszák - olyan enzimek, amelyek aktiválják vagy elnyomják más fehérjék aktivitását azáltal, hogy foszfátcsoportokat kapcsolnak hozzájuk. A fehérjemolekulák szerkezete. A fehérjék tulajdonságainak, funkcióinak és aktivitásának kapcsolata szerkezeti szerveződésükkel (specifitás, faj, felismerő hatás, dinamizmus, kooperatív kölcsönhatás hatása).

Az egyszerű fehérjék aminosavakból épülnek fel, és hidrolízis során csak aminosavakra bomlanak le. A komplex fehérjék olyan kétkomponensű fehérjék, amelyek néhány egyszerű fehérjéből és egy nem fehérje komponensből állnak, amelyet protetikus csoportnak neveznek. A komplex fehérjék hidrolízise során a szabad aminosavak mellett a nem fehérje rész, illetve annak bomlástermékei szabadulnak fel. Az egyszerű fehérjéket pedig bizonyos feltételesen kiválasztott kritériumok alapján számos alcsoportra osztják: protaminok, hisztonok, albuminok, globulinok, prolaminok, glutelinek stb.

A komplex fehérjék osztályozása nem fehérje komponensük kémiai természetén alapul. Ennek megfelelően megkülönböztetnek: foszfoproteineket (foszforsavat tartalmaznak), kromoproteineket (pigmenteket tartalmaznak), nukleoproteineket (nukleinsavakat tartalmaznak), glikoproteineket (szénhidrátot tartalmaznak), lipoproteineket (lipideket tartalmaznak) és metalloproteineket (fémeket tartalmaznak).

3. A fehérje szerkezete.

A fehérjemolekula polipeptidláncában az aminosavak elrendeződésének sorrendjét ún elsődleges fehérje szerkezete. A fehérje elsődleges szerkezete, amellett, hogy a nagyszámú peptid kötések, általában kisszámú diszulfid (-S-S-) kötést is tartalmaz. A polipeptid lánc térbeli konfigurációja, pontosabban típusa polipeptid hélix, határozza megmásodlagos fehérje szerkezete ban kerül bemutatásra főleg α-hélix, amelyet hidrogénkötések rögzítenek. harmadlagos szerkezet- egy teljesen vagy részben spirálba hajtogatott polipeptidlánc, amely térben (gömbölyűben) helyezkedik el vagy csomagolódik. A fehérje harmadlagos szerkezetének ismert stabilitását hidrogénkötések, intermolekuláris van der Waals erők, töltött csoportok elektrosztatikus kölcsönhatása stb.

Kvaterner fehérjeszerkezet - egy bizonyos számú polipeptidláncból álló szerkezet, amelyek egymáshoz képest szigorúan rögzített pozíciót foglalnak el.

A kvaterner szerkezetű fehérjék klasszikus példája az hemoglobin.

A fehérjék fizikai tulajdonságai: az oldatok magas viszkozitása,

jelentéktelen diffúzió, tág tartományon belüli duzzadási képesség, optikai aktivitás, elektromos térben való mobilitás, alacsony ozmotikus nyomás és nagy onkotikus nyomás, 280 nm-en UV-elnyelő képesség, mint az aminosavak, a szabad NH2 jelenléte miatt amfoterek és COOH csoportok, és ennek megfelelően a savak és bázisok összes tulajdonságával jellemezhetők. Kifejezetten hidrofil tulajdonságokkal rendelkeznek. Megoldásaik nagyon alacsony ozmózisnyomásúak, nagy viszkozitásúak és alacsony diffúziós képességgel rendelkeznek. A fehérjék nagyon nagy határokon belül képesek duzzadni. A fehérjék kolloid állapota a fényszórás jelenségével függ össze, amely a fehérjék nefelometriás kvantitatív meghatározásának hátterében áll.

A fehérjék képesek kis molekulatömegű szerves vegyületeket és szervetlen ionokat adszorbeálni a felületükön. Ez a tulajdonság határozza meg az egyes fehérjék szállítási funkcióit.

A fehérjék kémiai tulajdonságai változatosak, mivel az aminosavmaradékok oldalgyökei különböző funkciós csoportokat tartalmaznak (-NH2, -COOH, -OH, -SH stb.). A fehérjékre jellemző reakció a peptidkötések hidrolízise. Mind az amino-, mind a karboxilcsoportok jelenléte miatt a fehérjék amfoter tulajdonságokkal rendelkeznek.

Fehérje denaturáció- a kvaterner, tercier és másodlagos struktúrákat stabilizáló kötések megsemmisülése, ami a fehérjemolekula konfigurációjának dezorientációjához vezet, és a natív tulajdonságok elvesztésével jár.

Vannak fizikai (hőmérséklet, nyomás, mechanikai igénybevétel, ultrahang és ionizáló sugárzás) és kémiai (nehézfémek, savak, lúgok, szerves oldószerek, alkaloidok) tényezők, amelyek denaturációt okoznak.

A fordított folyamat az renaturáció, vagyis a fizikai-kémiai és biológiai tulajdonságait mókus. A renaturáció nem lehetséges, ha az elsődleges szerkezet érintett.

A legtöbb fehérje denaturálódik, ha 50-60 o C feletti oldattal hevítik. A denaturáció külső megnyilvánulásai az oldhatóság elvesztésére, különösen az izoelektromos pontra, a fehérjeoldatok viszkozitásának növekedésére, a fehérjeoldatok mennyiségének növekedésére csökkennek. szabad funkcionális SH-rpypp és a röntgenszórás jellegének megváltozása, a natív fehérje globulusai kibontakoznak molekulákból, véletlenszerű és rendezetlen struktúrák képződnek.

Összehúzó funkció. Az aktin és a miozin az izomszövet specifikus fehérjéi. Strukturális funkció. rostos fehérjék, különösen kollagén a kötőszövetben, keratin a hajban, körmökben, bőrben, elasztin az érfalban stb.

Hormonális működés. Számos hormont fehérjék vagy polipeptidek képviselnek, például az agyalapi mirigy, a hasnyálmirigy hormonjait stb. Egyes hormonok aminosavak származékai.

Táplálkozási (tartalék) funkció. tartalék fehérjék, amelyek a magzat táplálékforrásai A tej fő fehérje (kazein) szintén főként táplálkozási funkciót lát el.

A fehérjék biológiai funkciói. A fehérjék sokfélesége szerkezeti felépítésben és biológiai funkcióban. Polimorfizmus. A szervek és szövetek fehérjeösszetételének különbségei. Az összetétel változásai az ontogenezisben és a betegségekben.

- Nehézségi fok szerint A fehérjék szerkezetét egyszerű és összetett szerkezetekre osztják. Egyszerű vagy egykomponensű A fehérjék csak a fehérje részből állnak, és hidrolízis során aminosavakat termelnek. TO összetett vagy kétkomponensű fehérjéket tartalmaznak V amely magában foglalja a fehérjét és egy további, nem fehérje jellegű csoportot, az ún protézis. ( lehetnek lipidek, szénhidrátok, nukleinsavak); Ennek megfelelően az összetett fehérjéket lipoproteineknek, glikoproteineknek, nukleoproteineknek nevezzük.

- A fehérje molekula alakja szerint A fehérjéket két csoportra osztják: fibrilláris (rostos) és globuláris (korpuszkuláris). Fibrilláris fehérjék hosszúságuk és átmérőjük magas aránya jellemzi (több tíz egység). Molekuláik fonalasak, és általában rostokat képező kötegekben gyűlnek össze. (a bőr külső rétegének fő alkotóelemei, az emberi test védőburkolatát képezik). Részt vesznek a kötőszövet képződésében is, beleértve a porcokat és az inakat.

A természetes fehérjék túlnyomó többsége gömb alakú. Mert globuláris fehérjék a molekula hosszúságának kis aránya (több egység) jellemzi. Az összetettebb felépítésű globuláris fehérjék változatosabb funkciókat látnak el.

-A hagyományosan kiválasztott oldószerekkel kapcsolatban kiosztani albuminokÉsglobulinok. Albumin nagyon jól oldódik V víz és tömény sóoldatok. Globulinok ne oldjuk fel vízben és V közepes koncentrációjú sók oldatai..

-- A fehérjék funkcionális osztályozása a legkielégítőbb, mivel nem véletlenszerű előjelen, hanem elvégzett funkción alapul. Ezen kívül kiemelhetjük bármely osztályba tartozó specifikus fehérjék szerkezetének, tulajdonságainak és funkcionális aktivitásának hasonlóságát.

Katalitikusan aktív fehérjék hívott enzimek. Szinte minden kémiai átalakulást katalizálnak a sejtben. A fehérjék e csoportját a 4. fejezetben tárgyaljuk részletesen.

Hormonok szabályozza az anyagcserét a sejtekben, és integrálja az anyagcserét a test különböző sejtjeiben.

Receptorok szelektíven kötnek meg különféle szabályozókat (hormonokat, mediátorokat) a sejtmembránok felszínén.

Transport fehérjék az anyagok megkötését és szállítását a szövetek között és a sejtmembránokon keresztül.

Strukturális fehérjék . Mindenekelőtt ebbe a csoportba tartoznak a különféle biológiai membránok felépítésében részt vevő fehérjék.

A géntranszkripciót tehát a transzkripciós faktorok - aktivátor fehérjék és represszor fehérjék - a gének szabályozó szekvenciáihoz való kapcsolódása határozza meg. Translációs szinten számos mRNS leolvasását a fehérjefaktorok kötődése is szabályozza, illetve az RNS és a fehérjék lebontását is speciális fehérjekomplexek végzik. Az intracelluláris folyamatok szabályozásában a legfontosabb szerepet a protein kinázok játsszák - olyan enzimek, amelyek aktiválják vagy elnyomják más fehérjék aktivitását azáltal, hogy foszfátcsoportokat kapcsolnak hozzájuk. - inhibitorok enzimek Az endogén inhibitorok nagy csoportját alkotják. Szabályozzák az enzimaktivitást.

Szerződések mókusok mechanikai összehúzódási folyamatot biztosítanak kémiai energia felhasználásával.

Mérgező fehérjék - egyes szervezetek (kígyók, méhek, mikroorganizmusok) által kiválasztott fehérjék és peptidek, amelyek mérgezőek más élő szervezetekre.

Védő fehérjék. antitestek - az állati szervezet által termelt fehérjeanyagok, válaszul egy antigén bejuttatására. Az antigénekkel kölcsönhatásba lépő antitestek deaktiválják azokat, és ezáltal megvédik a szervezetet az idegen vegyületek, vírusok, baktériumok stb.

A fehérje összetétele a fiziológiától függ. Tevékenység, táplálékösszetétel és étrend, bioritmusok. A fejlődés során az összetétel jelentősen megváltozik (a zigótától a speciális funkciójú, differenciált szervek kialakulásáig). Például a vörösvérsejtek hemoglobint tartalmaznak, amely biztosítja az oxigén szállítását a vérben, az egérsejtek az aktint és a miozint, a retinában a rodopszin fehérjét, stb. Betegségek esetén a fehérje összetétele megváltozik - proteinpátiák. Az örökletes proteinopátiák a genetikai apparátus károsodása következtében alakulnak ki. Egy fehérjét egyáltalán nem, vagy szintetizálnak, de elsődleges szerkezete megváltozik (sarlósejtes vérszegénység). Bármilyen betegséggel együtt jár a fehérjeösszetétel megváltozása, pl. szerzett proteinopátia alakul ki. Ebben az esetben a fehérjék elsődleges szerkezete nem sérül, de mennyiségi változás következik be a fehérjékben, különösen azokban a szervekben és szövetekben, amelyekben a kóros folyamat kialakul. Például hasnyálmirigy-gyulladás esetén a tápanyagok emésztéséhez szükséges enzimek termelése csökken a gyomor-bél traktusban.

A fehérjék szerkezetét és működését károsító tényezők, a károsodás szerepe a betegségek patogenezisében. Proteinopátiák

Egy egészséges felnőtt testének fehérjeösszetétele viszonylag állandó, bár a szervekben és szövetekben az egyes fehérjék mennyiségének változása lehetséges. Különféle betegségek okozzák a szövetek fehérjeösszetételének változását. Ezeket a változásokat proteinopátiának nevezik. Vannak örökletes és szerzett proteinopátiák. Az örökletes proteinopátiák az adott egyed genetikai apparátusának károsodása következtében alakulnak ki. Egy fehérjét egyáltalán nem, vagy szintetizálnak, de az elsődleges szerkezete megváltozik. Bármilyen betegség a szervezet fehérjeösszetételének megváltozásával jár, pl. szerzett proteinopátia alakul ki. Ebben az esetben a fehérjék elsődleges szerkezete nem bomlik, de általában mennyiségi változás következik be a fehérjékben, különösen azokban a szervekben és szövetekben, amelyekben a kóros folyamat kialakul. Például hasnyálmirigy-gyulladás esetén a tápanyagok emésztéséhez szükséges enzimek termelése csökken a gyomor-bél traktusban.

Egyes esetekben a szerzett proteinopátiák a fehérjék működési körülményeinek megváltozása következtében alakulnak ki. Így amikor a környezet pH-ja lúgos oldalra változik (különböző természetű alkalózok), megváltozik a hemoglobin konformációja, megnő az O2 iránti affinitása és csökken az O2 szövetekbe való eljuttatása (szöveti hipoxia).

Néha a betegség következtében megnő a metabolitok szintje a vérsejtekben és a szérumban, ami bizonyos fehérjék módosulásához és működésük megzavarásához vezet.

Ráadásul a sérült szerv sejtjeiből olyan fehérjék is felszabadulhatnak a vérbe, amelyek normál esetben ott csak nyomokban mutathatók ki. Különböző betegségek esetén gyakran alkalmazzák a vér fehérjeösszetételének biokémiai vizsgálatát a klinikai diagnózis tisztázására.

4. A fehérjék elsődleges szerkezete. A fehérjék tulajdonságainak és funkcióinak függősége elsődleges szerkezetüktől. Az elsődleges szerkezet változásai, proteinopátia.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete