პროტეინები არის ბიოლოგიური პოლიმერები რთული სტრუქტურით. მათ აქვთ მაღალი მოლეკულური წონა და შედგება ამინომჟავებისგან, პროთეზირების ჯგუფებისგან, რომლებიც წარმოდგენილია ვიტამინებით, ლიპიდური და ნახშირწყლების ჩანართებით. ნახშირწყლების, ვიტამინების, ლითონების ან ლიპიდების შემცველ ცილებს კომპლექსური ეწოდება. მარტივი ცილები შედგება მხოლოდ ამინომჟავებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია პეპტიდური ბმებით.
პეპტიდები
მიუხედავად იმისა, თუ რა სტრუქტურა აქვს ნივთიერებას, ცილების მონომერები ამინომჟავებია. ისინი ქმნიან ძირითად პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს, საიდანაც შემდეგ წარმოიქმნება ცილის ფიბრილარული ან გლობულური სტრუქტურა. ამავდროულად, ცილის სინთეზირება შესაძლებელია მხოლოდ ცოცხალ ქსოვილში - მცენარეულ, ბაქტერიულ, სოკოვან, ცხოველურ და სხვა უჯრედებში.
ერთადერთი ორგანიზმი, რომელიც ვერ აერთიანებს ცილის მონომერებს, არის ვირუსები და პროტოზოები. ყველა დანარჩენს შეუძლია სტრუქტურული ცილების ფორმირება. მაგრამ რა ნივთიერებებია ცილის მონომერები და როგორ წარმოიქმნება ისინი? წაიკითხეთ ამის შესახებ და ცილების ბიოსინთეზის, პოლიპეპტიდების და რთული ცილის სტრუქტურის ფორმირების შესახებ, ამინომჟავების და მათი თვისებების შესახებ.ქვემოთ.
პროტეინის მოლეკულის ერთადერთი მონომერი არის ნებისმიერი ალფა-ამინომჟავა. ცილა არის პოლიპეპტიდი, დაკავშირებული ამინომჟავების ჯაჭვი. მის ფორმირებაში ჩართული ამინომჟავების რაოდენობის მიხედვით იზოლირებულია დიპეპტიდები (2 ნარჩენი), ტრიპეპტიდები (3), ოლიგოპეპტიდები (შეიცავს 2-10 ამინომჟავას) და პოლიპეპტიდები (ბევრი ამინომჟავა).
პროტეინის სტრუქტურის მიმოხილვა
პროტეინის სტრუქტურა შეიძლება იყოს პირველადი, ოდნავ უფრო რთული - მეორადი, კიდევ უფრო რთული - მესამეული და ყველაზე რთული - მეოთხეული.
პირველადი სტრუქტურა არის მარტივი ჯაჭვი, რომელშიც პროტეინის მონომერები (ამინომჟავები) დაკავშირებულია პეპტიდური ბმის (CO-NH) მეშვეობით. მეორადი სტრუქტურა არის ალფა სპირალი ან ბეტა ნაკეცები. მესამეული არის კიდევ უფრო რთული სამგანზომილებიანი ცილის სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნა მეორადისაგან კოვალენტური, იონური და წყალბადის ბმების წარმოქმნის, ასევე ჰიდროფობიური ურთიერთქმედების გამო..
მეოთხეული სტრუქტურა ყველაზე რთულია და დამახასიათებელია უჯრედის მემბრანებზე განლაგებული რეცეპტორული ცილებისთვის. ეს არის სუპრამოლეკულური (დომენის) სტრუქტურა, რომელიც ჩამოყალიბდა რამდენიმე მოლეკულის მესამეული სტრუქტურის კომბინაციის შედეგად, დამატებული ნახშირწყლების, ლიპიდების ან ვიტამინის ჯგუფებით. ამ შემთხვევაში, ისევე როგორც პირველადი, მეორადი და მესამეული სტრუქტურების შემთხვევაში, ცილების მონომერები არის ალფა-ამინომჟავები. ისინი ასევე დაკავშირებულია პეპტიდური ბმებით. განსხვავება მხოლოდ სტრუქტურის სირთულეშია.
ამინომჟავები
ერთადერთი მონომერებიცილის მოლეკულები არის ალფა ამინომჟავები. სულ 20 მათგანია და ისინი თითქმის სიცოცხლის საფუძველია. პეპტიდური კავშირის გარეგნობის წყალობით, ცილის სინთეზი გახდა შესაძლებელი. და თავად პროტეინმა ამის შემდეგ დაიწყო სტრუქტურის ფორმირების, რეცეპტორული, ფერმენტული, სატრანსპორტო, შუამავლის და სხვა ფუნქციების შესრულება. ამის წყალობით ცოცხალი ორგანიზმი ფუნქციონირებს და შეუძლია გამრავლება.
ალფა ამინომჟავა თავისთავად არის ორგანული კარბოქსილის მჟავა, რომელსაც აქვს ამინო ჯგუფი მიმაგრებული ალფა ნახშირბადის ატომთან. ეს უკანასკნელი კარბოქსილის ჯგუფის გვერდით მდებარეობს. ამ შემთხვევაში, ცილის მონომერები განიხილება, როგორც ორგანული ნივთიერებები, რომლებშიც ნახშირბადის ბოლო ატომი ატარებს როგორც ამინს, ასევე კარბოქსილის ჯგუფს.
ამინომჟავების შეერთება პეპტიდებსა და ცილებში
ამინომჟავები უკავშირდება დიმერებს, ტრიმერებს და პოლიმერებს პეპტიდური ბმის მეშვეობით. იგი წარმოიქმნება ჰიდროქსილის (-OH) ჯგუფის ერთი ალფა-ამინომჟავის კარბოქსილის ადგილიდან და წყალბადის (-H) სხვა ალფა-ამინომჟავის ამინო ჯგუფის დაშლით. ურთიერთქმედების შედეგად წყალი იშლება და კარბოქსილის ნარჩენების ნახშირბადის მახლობლად თავისუფალი ელექტრონის მქონე C=O ადგილი რჩება კარბოქსილის ბოლოს. სხვა მჟავის ამინოჯგუფში არის ნარჩენი (NH) არსებული თავისუფალი რადიკალით აზოტის ატომში. ეს საშუალებას აძლევს ორი რადიკალის დაკავშირებას ბმის (CONH) შესაქმნელად. მას პეპტიდი ჰქვია.
ალფა ამინომჟავის ვარიანტები
არსებობს 23 ცნობილი ალფა-ამინომჟავა. Ისინი არიანჩამოთვლილია როგორც: გლიცინი, ვალინი, ალანინი, იზოლეცინი, ლეიცინი, გლუტამატი, ასპარტატი, ორნიტინი, ტრეონინი, სერინი, ლიზინი, ცისტინი, ცისტეინი, ფენილალანინი, მეთიონინი, ტიროზინი, პროლინი, ტრიპტოფანი, ჰიდროქსიპროლინი, არგინინი, არგინი, ა. იმის მიხედვით, შეუძლია თუ არა მათი სინთეზი ადამიანის ორგანიზმს, ეს ამინომჟავები იყოფა არაარსებითად და არაარსებითად.
არაარსებითი და არსებითი ამინომჟავების კონცეფცია
შესაცვლელი ნივთიერებების სინთეზირება შესაძლებელია ადამიანის ორგანიზმის მიერ, ხოლო აუცილებელი ნივთიერები უნდა მოდიოდეს მხოლოდ საკვებიდან. ამავდროულად, ცილების ბიოსინთეზისთვის მნიშვნელოვანია როგორც არსებითი, ისე არაარსებითი მჟავები, რადგან მათ გარეშე სინთეზი ვერ დასრულდება. ერთი ამინომჟავის გარეშე, თუნდაც ყველა დანარჩენი იყოს, შეუძლებელია ზუსტად იმ ცილის აგება, რომელიც უჯრედს სჭირდება თავისი ფუნქციების შესასრულებლად.
ერთი შეცდომა ბიოსინთეზის ნებისმიერ ეტაპზე - და ცილა აღარ არის შესაფერისი, რადგან ის ვერ ახერხებს სასურველ სტრუქტურაში შეკრებას ელექტრონული სიმკვრივისა და ატომთაშორისი ურთიერთქმედების დარღვევის გამო. აქედან გამომდინარე, მნიშვნელოვანია ადამიანისთვის (და სხვა ორგანიზმებისთვის) მოიხმაროს ცილოვანი საკვები, რომელიც შეიცავს აუცილებელ ამინომჟავებს. საკვებში მათი ნაკლებობა იწვევს ცილების მეტაბოლიზმის მთელ რიგ დარღვევებს.
პეპტიდური კავშირის ფორმირების პროცესი
ცილების ერთადერთი მონომერებია ალფა-ამინომჟავები. ისინი თანდათან გაერთიანდებიან პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში, რომლის სტრუქტურა წინასწარ ინახება დნმ-ის გენეტიკურ კოდში (ან რნმ, თუ განიხილება ბაქტერიების ბიოსინთეზი). ცილა არის ამინომჟავების ნარჩენების მკაცრი თანმიმდევრობა. ეს არის ჯაჭვი შეკვეთილი გარკვეულისტრუქტურა, რომელიც ასრულებს წინასწარ დაპროგრამებულ ფუნქციას უჯრედში.
პროტეინის ბიოსინთეზის საფეხურების თანმიმდევრობა
პროტეინის წარმოქმნის პროცესი შედგება საფეხურების ჯაჭვისაგან: დნმ-ის (ან რნმ) მონაკვეთის რეპლიკაცია, ინფორმაციის ტიპის რნმ-ის სინთეზი, მისი ბირთვიდან უჯრედის ციტოპლაზმაში გათავისუფლება, რიბოსომასთან კავშირი და. ამინომჟავების ნარჩენების თანდათანობითი მიმაგრება, რომლებიც მიეწოდება გადაცემის რნმ-ს. ნივთიერება, რომელიც წარმოადგენს ცილის მონომერს, მონაწილეობს ჰიდროქსილის ჯგუფისა და წყალბადის პროტონის ელიმინაციის ფერმენტულ რეაქციაში და შემდეგ უერთდება მზარდ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს..
ამგვარად, მიიღება პოლიპეპტიდური ჯაჭვი, რომელიც უკვე უჯრედულ ენდოპლაზმურ რეტიკულუმში არის მოწესრიგებული წინასწარ განსაზღვრულ სტრუქტურაში და საჭიროების შემთხვევაში ემატება ნახშირწყლების ან ლიპიდური ნარჩენები. ამას ეწოდება ცილის „მომწიფების“პროცესი, რის შემდეგაც იგი სატრანსპორტო უჯრედული სისტემის მიერ იგზავნება დანიშნულების ადგილზე.
სინთეზირებული ცილების ფუნქციები
პროტეინის მონომერები არის ამინომჟავები, რომლებიც აუცილებელია მათი პირველადი სტრუქტურის შესაქმნელად. მეორადი, მესამეული და მეოთხეული სტრუქტურა უკვე თავისთავად ყალიბდება, თუმცა ზოგჯერ ის ასევე მოითხოვს ფერმენტების და სხვა ნივთიერებების მონაწილეობას. თუმცა, ისინი აღარ არიან არსებითი, თუმცა აუცილებელია პროტეინებისთვის მათი ფუნქციის შესასრულებლად.
ამინომჟავას, რომელიც არის ცილის მონომერი, შეიძლება ჰქონდეს ნახშირწყლების, ლითონების ან ვიტამინების მიმაგრების ადგილები. მესამეული ან მეოთხეული სტრუქტურის ჩამოყალიბება შესაძლებელს ხდის ჩასმული ჯგუფებისთვის კიდევ უფრო მეტი ადგილის პოვნას. ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათცილის წარმოებული, რომელიც ასრულებს ფერმენტის, რეცეპტორის, ნივთიერებების გადამტანის როლს უჯრედში ან მის გარეთ, იმუნოგლობულინი, მემბრანის ან უჯრედის ორგანელის სტრუქტურული კომპონენტი, კუნთების პროტეინი.
პროტეინები, რომლებიც წარმოიქმნება ამინომჟავებისგან, არის სიცოცხლის ერთადერთი საფუძველი. დღეს კი ითვლება, რომ სიცოცხლე წარმოიშვა ამინომჟავის გამოჩენის შემდეგ და მისი პოლიმერიზაციის შედეგად. ყოველივე ამის შემდეგ, ცილების ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება არის სიცოცხლის დასაწყისი, ინტელექტუალური ცხოვრების ჩათვლით. ყველა სხვა ბიოქიმიური პროცესი, მათ შორის ენერგეტიკული, აუცილებელია ცილების ბიოსინთეზის განსახორციელებლად და შედეგად სიცოცხლის შემდგომი გაგრძელებისთვის.
