პროტეინები (პოლიპეპტიდები, ცილები) არის მაკრომოლეკულური ნივთიერებები, რომლებიც შეიცავს პეპტიდურ ბმასთან დაკავშირებულ ალფა-ამინომჟავებს. ცოცხალ ორგანიზმებში ცილების შემადგენლობა განისაზღვრება გენეტიკური კოდით. როგორც წესი, სინთეზში გამოიყენება 20 სტანდარტული ამინომჟავების ნაკრები.
პროტეინის კლასიფიკაცია
ცილების გამოყოფა ხდება სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით:
- მოლეკულის ფორმა.
- კომპოზიცია.
- ფუნქციები.
ბოლო კრიტერიუმის მიხედვით ცილები კლასიფიცირდება:
- სტრუქტურულზე.
- მკვებავი და სათადარიგო.
- ტრანსპორტი.
- კონტრაქტორები.
სტრუქტურული ცილები
ესენია ელასტინი, კოლაგენი, კერატინი, ფიბროინი. სტრუქტურული პოლიპეპტიდები მონაწილეობენ უჯრედის მემბრანების ფორმირებაში. მათ შეუძლიათ შექმნან არხები ან შეასრულონ მათში სხვა ფუნქციები.
მკვებავი, შესანახი ცილები
მკვებავი პოლიპეპტიდი არის კაზეინი. ამის გამო მზარდი ორგანიზმი უზრუნველყოფილია კალციუმით, ფოსფორით დაამინომჟავები.
სარეზერვო ცილები არის კულტივირებული მცენარეების თესლი, კვერცხის ცილა. ისინი მოიხმარენ ემბრიონის განვითარების ეტაპზე. ადამიანის ორგანიზმში, ისევე როგორც ცხოველებში, ცილები არ ინახება რეზერვში. ისინი რეგულარულად უნდა იქნას მიღებული საკვებით, წინააღმდეგ შემთხვევაში დისტროფიის განვითარების სავარაუდოა.
სატრანსპორტო პოლიპეპტიდები
ჰემოგლობინი ასეთი ცილების კლასიკური მაგალითია. სხვა პოლიპეპტიდები, რომლებიც მონაწილეობენ ჰორმონების, ლიპიდების და სხვა ნივთიერებების მოძრაობაში, ასევე გვხვდება სისხლში.
უჯრედის მემბრანები შეიცავს ცილებს, რომლებსაც აქვთ უნარი გადაიტანონ იონები, ამინომჟავები, გლუკოზა და სხვა ნაერთები უჯრედის მემბრანაში.
კონტრაქტული ცილები
ამ პოლიპეპტიდების ფუნქციები დაკავშირებულია კუნთოვანი ბოჭკოების მუშაობასთან. გარდა ამისა, ისინი უზრუნველყოფენ წამწამების და დროშების მოძრაობას პროტოზოებში. შეკუმშვადი პროტეინები ასრულებენ უჯრედში ორგანელების ტრანსპორტირების ფუნქციას. მათი არსებობის გამო უზრუნველყოფილია უჯრედული ფორმების ცვლილება.
კონტრაქტული ცილების მაგალითებია მიოზინი და აქტინი. აღსანიშნავია, რომ ეს პოლიპეპტიდები გვხვდება არა მხოლოდ კუნთოვანი ბოჭკოების უჯრედებში. კონტრაქტული ცილები ასრულებენ თავიანთ დავალებებს თითქმის ყველა ცხოველურ ქსოვილში.
ფუნქციები
ცალკეული პოლიპეპტიდი, ტროპომიოზინი, გვხვდება უჯრედებში. შეკუმშვადი კუნთების ცილა მიოზინი მისი პოლიმერია. ის ქმნის კომპლექსს აქტინთან.
შეკუმშვადი კუნთების ცილები არ იხსნება წყალში.
პოლიპეპტიდების სინთეზის სიჩქარე
არეგულირებს ფარისებრი ჯირკვლის დასტეროიდული ჰორმონები. უჯრედში შეღწევისას ისინი აკავშირებენ სპეციფიკურ რეცეპტორებს. წარმოქმნილი კომპლექსი აღწევს უჯრედის ბირთვში და უკავშირდება ქრომატინს. ეს ზრდის პოლიპეპტიდების სინთეზის სიჩქარეს გენის დონეზე.
აქტიური გენები უზრუნველყოფს გარკვეული რნმ-ის სინთეზის გაზრდას. ის ტოვებს ბირთვს, მიდის რიბოსომებში და ააქტიურებს ახალი სტრუქტურული ან კონტრაქტული ცილების, ფერმენტების ან ჰორმონების სინთეზს. ეს არის გენების ანაბოლური ეფექტი.
ამავდროულად, ცილების სინთეზი უჯრედებში საკმაოდ ნელი პროცესია. ეს მოითხოვს მაღალი ენერგიის ხარჯებს და პლასტმასის მასალას. შესაბამისად, ჰორმონებს არ შეუძლიათ სწრაფად აკონტროლონ ნივთიერებათა ცვლა. მათი მთავარი ამოცანაა ორგანიზმში უჯრედების ზრდის, დიფერენციაციისა და განვითარების რეგულირება.
კუნთების შეკუმშვა
ეს არის ცილების შეკუმშვის ფუნქციის მთავარი მაგალითი. კვლევის დროს დადგინდა, რომ კუნთების შეკუმშვის საფუძველია პოლიპეპტიდის ფიზიკური თვისებების ცვლილება.
შეკუმშვის ფუნქციას ასრულებს აქტომიოზინის ცილა, რომელიც ურთიერთქმედებს ადენოზინტრიფოსფორის მჟავასთან. ამ კავშირს თან ახლავს მიოფიბრილების შეკუმშვა. ასეთი ურთიერთქმედება შეიძლება შეინიშნოს სხეულის გარეთ.
მაგალითად, თუ წყალში გაჟღენთილი (მაცერირებული) კუნთების ბოჭკოები, რომლებიც არ შეიცავს აგზნებადობას, ექვემდებარება ადენოზინტრიფოსფატის ხსნარს, დაიწყება მათი მკვეთრი შეკუმშვა, ისევე როგორც ცოცხალი კუნთების შეკუმშვა. ამ გამოცდილებას დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს. ის ამტკიცებს იმ ფაქტს, რომკუნთების შეკუმშვა მოითხოვს კონტრაქტული ცილების ქიმიურ რეაქციას ენერგიით მდიდარ ნივთიერებასთან.
ვიტამინ E-ს მოქმედება
ერთის მხრივ, ის არის მთავარი უჯრედშიდა ანტიოქსიდანტი. ვიტამინი E იცავს ცხიმებს და სხვა ადვილად ჟანგვის ნაერთებს დაჟანგვისგან. ამავდროულად, ის მოქმედებს როგორც ელექტრონის გადამზიდავი და მონაწილეობს რედოქს რეაქციებში, რომლებიც დაკავშირებულია გამოთავისუფლებული ენერგიის შენახვასთან.
ვიტამინ E-ს დეფიციტი იწვევს კუნთოვანი ქსოვილის ატროფიას: კონტრაქტული პროტეინის მიოზინის შემცველობა მკვეთრად მცირდება და მას ანაცვლებს კოლაგენი, ინერტული პოლიპეპტიდი.
მიოზინის სპეციფიკა
იგი ითვლება ერთ-ერთ მთავარ კონტრაქტურ ცილად. ის შეადგენს კუნთოვან ქსოვილში პოლიპეპტიდების მთლიანი შემცველობის დაახლოებით 55%-ს.
მიოფიბრილების ძაფები (სქელი ძაფები) დამზადებულია მიოზინისაგან. მოლეკულა შეიცავს გრძელ ფიბრილურ ნაწილს, რომელსაც აქვს ორმაგი სპირალის სტრუქტურა და თავები (გლობულური სტრუქტურები). მიოზინი შეიცავს 6 ქვედანაყოფს: 2 მძიმე და 4 მსუბუქ ჯაჭვს, რომლებიც განლაგებულია გლობულურ ნაწილში.
ფიბრილარული რეგიონის მთავარი ამოცანაა მიოზინის ძაფების ან სქელი პროტოფიბრილების შეკვრათა წარმოქმნის უნარი.
თავებზე არის ატფ-აზას აქტიური ადგილი და აქტინ-დაკავშირების ცენტრი. ეს უზრუნველყოფს ATP ჰიდროლიზს და აქტინის ძაფებთან დაკავშირებას.
ჯიშები
აქტინისა და მიოზინის ქვეტიპებია:
- დროშების და წამწამების დინეინიპროტოზოა.
- სპექტრინი ერითროციტების მემბრანებში.
- პერისინაფსური მემბრანების ნეიროსტენინი.
ბაქტერიული პოლიპეპტიდები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან სხვადასხვა ნივთიერებების გადაადგილებაზე კონცენტრაციის გრადიენტში, ასევე შეიძლება მიეკუთვნებოდეს აქტინის და მიოზინის სახეობებს. ამ პროცესს ასევე უწოდებენ ქიმიოტაქსის.
ადენოზინტრიფოსფორის მჟავის როლი
თუ აქტომიოზინის ძაფებს მჟავას ხსნარში ჩაყრით, კალიუმის და მაგნიუმის იონებს დაუმატებთ, ხედავთ, რომ დამოკლებულია. ამ შემთხვევაში შეინიშნება ატფ-ის დაშლა. ეს ფენომენი მიუთითებს, რომ ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავას დაშლას აქვს გარკვეული კავშირი კონტრაქტული ცილის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების ცვლილებასთან და, შესაბამისად, კუნთების მუშაობასთან. ეს ფენომენი პირველად აღმოაჩინეს სენტ-გიორგიმ და ენგელჰარდტმა.
ატფ-ის სინთეზი და დაშლა აუცილებელია ქიმიური ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევის პროცესში. გლიკოგენის დაშლის დროს, რომელსაც თან ახლავს რძემჟავას გამომუშავება, როგორც ადენოზინტრიფოსფორის და კრეატინფოსფორის მჟავების დეფოსფორილირებისას, ჟანგბადის მონაწილეობა არ არის საჭირო. ეს ხსნის იზოლირებული კუნთის ფუნქციონირების უნარს ანაერობულ პირობებში.
ლაქტური მჟავა და პროდუქტები, რომლებიც წარმოიქმნება ადენოზინტრიფოსფორის და კრეატინფოსფორის მჟავების დაშლის დროს, გროვდება კუნთების ბოჭკოებში, რომლებიც იღლება ანაერობულ გარემოში მუშაობისას. შედეგად იწურება ნივთიერებების მარაგი, რომელთა გაყოფის დროს გამოიყოფა საჭირო ენერგია. თუ დაღლილი კუნთი მოთავსებულია ჟანგბადის შემცველ გარემოში, ეს მოხდებამოიხმარეთ იგი. რძის მჟავის ნაწილი დაიწყებს დაჟანგვას. შედეგად წარმოიქმნება წყალი და ნახშირორჟანგი. გამოთავისუფლებული ენერგია გამოყენებული იქნება კრეატინ ფოსფორის, ადენოზინტრიფოსფორის მჟავების და გლიკოგენის რესინთეზისთვის დაშლის პროდუქტებიდან. ამის გამო კუნთი კვლავ შეიძენს მუშაობის უნარს.
ჩონჩხის კუნთი
პოლიპეპტიდების ინდივიდუალური თვისებები შეიძლება აიხსნას მხოლოდ მათი ფუნქციების მაგალითით, ანუ მათი წვლილი რთულ საქმიანობაში. იმ რამდენიმე სტრუქტურას შორის, რომელთათვისაც დადგენილია კორელაცია ცილასა და ორგანოს ფუნქციებს შორის, ჩონჩხის კუნთი იმსახურებს განსაკუთრებულ ყურადღებას.
მისი უჯრედი გააქტიურებულია ნერვული იმპულსებით (მემბრანის მიმართული სიგნალები). მოლეკულურად, შეკუმშვა ემყარება ჯვარედინი ხიდების ციკლურობას აქტინის, მიოსინისა და Mg-ATP-ს შორის პერიოდული ურთიერთქმედების გზით. კალციუმის შემაკავშირებელი ცილები და Ca იონები მოქმედებენ როგორც შუამავლები ეფექტორებსა და ნერვულ სიგნალებს შორის.
მედიაცია ზღუდავს პასუხის სიჩქარეს "ჩართვა/გამორთვის" იმპულსებზე და ხელს უშლის სპონტანურ შეკუმშვას. ამავდროულად, ფრთოსანი მწერების საფრენი ბორბლის კუნთოვანი ბოჭკოების ზოგიერთი რხევა (რყევა) კონტროლდება არა იონებით ან მსგავსი დაბალი მოლეკულური ნაერთებით, არამედ უშუალოდ კონტრაქტული ცილებით. ამის გამო შესაძლებელია ძალიან სწრაფი შეკუმშვა, რომელიც გააქტიურების შემდეგ თავისით მიმდინარეობს.
პოლიპეპტიდების თხევადი კრისტალური თვისებები
კუნთოვანი ბოჭკოების დამოკლებისასიცვლება პროტოფიბრილების მიერ წარმოქმნილი გისოსების პერიოდი. როდესაც თხელი ძაფების გისოსი შედის სქელი ელემენტების სტრუქტურაში, ტეტრაგონალური სიმეტრია იცვლება ექვსკუთხა სიმეტრიით. ეს ფენომენი შეიძლება ჩაითვალოს პოლიმორფულ გადასვლად თხევადკრისტალურ სისტემაში.
მექანოქიმიური პროცესების თავისებურებები
ისინი ამთავრებენ ქიმიური ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გარდაქმნას. მიტოქონდრიის უჯრედის მემბრანების ატფ-აზას აქტივობა ჩონჩხის კუნთების იოზინის სისტემის მოქმედების მსგავსია. საერთო თვისებები ასევე აღინიშნება მათ მექანიკურ თვისებებში: ისინი მცირდება ATP-ის გავლენის ქვეშ.
შესაბამისად, კონტრაქტული ცილა უნდა იყოს წარმოდგენილი მიტოქონდრიულ მემბრანებში. და ის ნამდვილად იქ არის. დადგენილია, რომ კონტრაქტული პოლიპეპტიდები მონაწილეობენ მიტოქონდრიულ მექანიკურ ქიმიაში. თუმცა, ისიც აღმოჩნდა, რომ პროცესებში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ფოსფატიდილინოზიტოლიც (მემბრანის ლიპიდი).
დამატებით
მიოზინის ცილის მოლეკულა არა მხოლოდ ხელს უწყობს სხვადასხვა კუნთების შეკუმშვას, არამედ შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს სხვა უჯრედშიდა პროცესებში. ეს, კერძოდ, ეხება ორგანელების მოძრაობას, მემბრანებზე აქტინის ძაფების მიმაგრებას, ციტოჩონჩხის ფორმირებასა და ფუნქციონირებას და ა.შ. თითქმის ყოველთვის, მოლეკულა ამა თუ იმ გზით ურთიერთქმედებს აქტინთან, რომელიც არის მეორე საკვანძო კონტრაქტი. ცილა.
დადასტურდა, რომ აქტომიოზინის მოლეკულებს შეუძლიათ შეიცვალონ სიგრძე ქიმიური ენერგიის გავლენის ქვეშ, რომელიც გამოიყოფა ფოსფორის მჟავას ნარჩენების ატფ-დან გაყოფისას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს პროცესიიწვევს კუნთების შეკუმშვას.
ამიტომ ATP სისტემა მოქმედებს როგორც ქიმიური ენერგიის ერთგვარი აკუმულატორი. საჭიროებისამებრ, ის უშუალოდ მექანიკურად იქცევა აქტომიოზინის მეშვეობით. ამავდროულად, არ არსებობს სხვა ელემენტების ურთიერთქმედების პროცესების დამახასიათებელი შუალედური ეტაპი - სითბურ ენერგიაზე გადასვლა.
