هيكل ووظيفة البروتينات

البروتينات هي جزيئات مهمة للغاية ضرورية لجميع الكائنات الحية. بالوزن الجاف ، البروتينات هي أكبر وحدة من الخلايا. تشارك البروتينات في جميع وظائف الخلية تقريبًا ويتم تخصيص نوع مختلف من البروتين لكل دور ، مع مهام تتراوح من الدعم الخلوي العام إلى إشارات الخلية والتحرك. في المجموع ، هناك سبعة أنواع من البروتينات.

البروتينات

يتم تصنيع البروتينات في الجسم من خلال عملية تسمى ترجمة. تحدث الترجمة في السيتوبلازم وينطوي على التحويل الرموز الجينية في البروتينات. يتم تجميع الرموز الوراثية أثناء نسخ DNA ، حيث يتم فك شفرة DNA إلى RNA. دعا هياكل الخلية

أحماض أمينية هي اللبنات الأساسية لجميع البروتينات ، بغض النظر عن وظيفتها. عادة ما تكون البروتينات سلسلة من 20 أحماض أمينية. يمكن لجسم الإنسان استخدام تركيبات من هذه الأحماض الأمينية العشرين نفسها لصنع أي بروتين يحتاجه. تتبع معظم الأحماض الأمينية قالبًا هيكليًا يرتبط فيه ألفا كربون بالأشكال التالية:

• ذرة هيدروجين (H)
• مجموعة كربوكسيل (-COOH)
• مجموعة أمينية (-NH2)
• مجموعة "متغيرة"

عبر الأنواع المختلفة من الأحماض الأمينية ، تكون المجموعة "المتغيرة" هي الأكثر مسؤولية عن الاختلاف حيث تحتوي جميعها على روابط الهيدروجين ومجموعة الكربوكسيل والمجموعة الأمينية.

يتم ربط الأحماض الأمينية من خلال توليف الجفاف حتى تشكل روابط الببتيد. عندما يتم ربط عدد من الأحماض الأمينية معًا من خلال هذه الروابط ، يتم تشكيل سلسلة بولي ببتيد. تشكل سلسلة أو أكثر من سلاسل البولي ببتيد الملتوية في شكل ثلاثي الأبعاد بروتينًا.

قد يكون هيكل البروتين كروي أو ليفي اعتمادًا على دوره الخاص (كل بروتين متخصص). تكون البروتينات الكروية مضغوطة وقابلة للذوبان بشكل كروي بشكل عام. عادة ما تكون البروتينات الليفية ممدودة وغير قابلة للذوبان. قد تظهر البروتينات الكروية والليفية نوعًا واحدًا أو أكثر من تراكيب البروتين.

يوجد أربعة مستويات هيكلية من البروتين: الابتدائي والثانوي والثالث والرباعي. تحدد هذه المستويات شكل ووظيفة البروتين وتتميز عن بعضها البعض بدرجة التعقيد في سلسلة عديد الببتيد. المستوى الأساسي هو الأساسي والأكثر بدائية بينما يصف المستوى الرباعي الترابط المعقد.

قد يحتوي جزيء بروتين واحد على واحد أو أكثر من مستويات بنية البروتين هذه ويحدد هيكل وتعقيد البروتين وظيفته. الكولاجين ، على سبيل المثال ، له شكل حلزوني ملفوف بشكل كبير ، طويل ، خيط ، قوي ، وشبيه بالحبال - الكولاجين رائع لتقديم الدعم. الهيموغلوبين ، من ناحية أخرى ، هو بروتين كروي مطوي ومضغوط. شكله الكروي مفيد للمناورة من خلال الأوعية الدموية.

هناك ما مجموعه سبعة أنواع مختلفة من البروتينات التي تقع تحتها جميع البروتينات. وتشمل هذه الأجسام المضادة والبروتينات المتقلصة والإنزيمات والبروتينات الهرمونية والبروتينات الهيكلية وبروتينات التخزين وبروتينات النقل.

الأجسام المضادة هي بروتينات متخصصة تدافع عن الجسم ضد المستضدات أو الغزاة الأجانب. قدرتهم على السفر عبر تيار الدم تمكنهم من الاستفادة منها جهاز المناعة للتعرف على البكتيريا والفيروسات وغيرها من المتطفلين في الدم والدفاع عنها. إحدى الطرق التي تقاوم بها الأجسام المضادة المستضدات هي عن طريق تجميدها بحيث يمكن تدميرها خلايا الدم البيضاء.

البروتينات المتقلصة مسؤول عن عضلة الانكماش والحركة. تتضمن الأمثلة على هذه البروتينات الأكتين والميوسين. تميل حقيقيات النوى إلى امتلاك كميات وفيرة من الأكتين ، والتي تتحكم في انقباض العضلات وكذلك الحركة الخلوية وعمليات الانقسام. يعمل الميوسين على تشغيل المهام التي يقوم بها الأكتين من خلال تزويده بالطاقة.

إنزيمات هي بروتينات تسهل التفاعلات الكيميائية الحيوية وتسرعها ، ولهذا السبب يشار إليها غالبًا بالمحفزات. تشمل الإنزيمات البارزة اللاكتيز والبيبسين والبروتينات المألوفة لأدوارها في حالات الجهاز الهضمي والوجبات الغذائية المتخصصة. يحدث عدم تحمل اللاكتوز بسبب نقص اللاكتيز ، وهو إنزيم يكسر سكر اللاكتوز الموجود في الحليب. البيبسين هو إنزيم هضمي يعمل في المعدة لكسر البروتينات في الطعام - نقص هذا الإنزيم يؤدي إلى عسر الهضم.

أمثلة أخرى على إنزيمات الجهاز الهضمي هي تلك موجود في اللعاب: إن الأميليز اللعابي ، والكاليكريين اللعابي ، والليباز اللساني يؤديان وظائف بيولوجية مهمة. الأميليز اللعابي هو الإنزيم الأساسي الموجود في اللعاب ويحلل النشا إلى سكر.

البروتينات الهرمونية هي بروتينات رسول تساعد على تنسيق وظائف جسدية معينة. تشمل الأمثلة الأنسولين والأوكسيتوسين والسوماتوتروبين.

ينظم الأنسولين استقلاب الجلوكوز عن طريق التحكم في تركيزات السكر في الدم في الجسم ، ويحفز الأوكسيتوسين تقلصات أثناء الولادة ، والجسم هو هرمون النمو الذي يحرض على إنتاج البروتين في العضلات الخلايا.

البروتينات الهيكلية هي ليفية وخيطية ، مما يجعلها مثالية لدعم البروتينات الأخرى المختلفة مثل الكيراتين والكولاجين والإيلاستين.

الكيراتين يعزز الأغطية الواقية مثل بشرةوالشعر والريش والريش والقرون والمناقير. يوفر الكولاجين والإيلاستين الدعم الأنسجة الضامة مثل الأوتار والأربطة.

بروتينات التخزين حجز الأحماض الأمينية للجسم حتى جاهزة للاستخدام. تتضمن أمثلة بروتينات التخزين البيضاوي البيضاوي ، الموجود في بياض البيض ، والكازين ، وهو بروتين قائم على الحليب. Ferritin هو بروتين آخر يخزن الحديد في بروتين النقل ، الهيموجلوبين.

بروتينات النقل هي البروتينات الحاملة التي تنقل الجزيئات من مكان إلى آخر في الجسم. الهيموغلوبين هو واحد من هؤلاء المسؤولين عن نقل الأكسجين عبر الدم خلايا الدم الحمراء. السيتوكروم ، نوع آخر من بروتينات النقل تعمل في سلسلة نقل الإلكترون كبروتينات حامل الإلكترون.