پروتئین ها (پلی پپتیدها، پروتئین ها) مواد درشت مولکولی هستند که شامل اسیدهای آمینه آلفا هستند که توسط یک پیوند پپتیدی به هم متصل می شوند. ترکیب پروتئین ها در موجودات زنده توسط کد ژنتیکی تعیین می شود. به عنوان یک قاعده، سنتز از مجموعه ای از 20 اسید آمینه استاندارد استفاده می کند.
طبقه بندی پروتئین
جداسازی پروتئین ها بر اساس معیارهای مختلف انجام می شود:
- شکل یک مولکول.
- ترکیب.
- توابع.
بر اساس آخرین معیار، پروتئین ها طبقه بندی می شوند:
- در مورد ساختاری.
- مغذی و کم مصرف.
- حمل و نقل.
- پیمانکاران.
پروتئین های ساختاری
اینها عبارتند از الاستین، کلاژن، کراتین، فیبروئین. پلی پپتیدهای ساختاری در تشکیل غشای سلولی نقش دارند. آنها می توانند کانال ایجاد کنند یا عملکردهای دیگری را در آنها انجام دهند.
پروتئین های مغذی و ذخیره
پلی پپتید مغذی کازئین است. با توجه به آن، ارگانیسم در حال رشد با کلسیم، فسفر واسیدهای آمینه.
پروتئین های ذخیره، دانه های گیاهان کشت شده، سفیده تخم مرغ هستند. آنها در مرحله رشد جنین مصرف می شوند. در بدن انسان، مانند حیوانات، پروتئین ها به صورت ذخیره ذخیره نمی شوند. آنها باید به طور منظم با غذا دریافت شوند، در غیر این صورت احتمال ایجاد دیستروفی وجود دارد.
پلی پپتیدهای حمل و نقل
هموگلوبین یک نمونه کلاسیک از چنین پروتئین هایی است. سایر پلی پپتیدهای دخیل در حرکت هورمون ها، لیپیدها و سایر مواد نیز در خون یافت می شوند.
غشاهای سلولی حاوی پروتئین هایی هستند که توانایی انتقال یون ها، اسیدهای آمینه، گلوکز و سایر ترکیبات را در سراسر غشای سلولی دارند.
پروتئین های انقباضی
عملکرد این پلی پپتیدها به کار فیبرهای عضلانی مربوط می شود. علاوه بر این، حرکت مژک ها و تاژک ها را در تک یاخته ها فراهم می کنند. پروتئین های انقباضی عملکرد انتقال اندامک ها را در داخل سلول انجام می دهند. به دلیل وجود آنها، تغییر در اشکال سلولی تضمین می شود.
نمونه هایی از پروتئین های انقباضی میوزین و اکتین هستند. شایان ذکر است که این پلی پپتیدها نه تنها در سلول های فیبرهای عضلانی یافت می شوند. پروتئین های انقباضی تقریباً در تمام بافت های حیوانی وظایف خود را انجام می دهند.
ویژگی ها
یک پلی پپتید منفرد به نام تروپومیوزین در سلول ها یافت می شود. پروتئین ماهیچه انقباضی میوزین پلیمر آن است. با اکتین یک کمپلکس تشکیل می دهد.
پروتئین ماهیچه های انقباضی در آب حل نمی شوند.
نرخ سنتز پلی پپتید
توسط تیروئید تنظیم می شود وهورمون های استروئیدی با نفوذ به داخل سلول، به گیرنده های خاصی متصل می شوند. کمپلکس تشکیل شده به هسته سلول نفوذ کرده و به کروماتین متصل می شود. این باعث افزایش سرعت سنتز پلی پپتید در سطح ژن می شود.
ژن‌های فعال باعث افزایش سنتز RNA خاصی می‌شوند. از هسته خارج می شود، به سمت ریبوزوم ها می رود و سنتز پروتئین های ساختاری یا انقباضی، آنزیم ها یا هورمون های جدید را فعال می کند. این اثر آنابولیک ژن هاست.
در همین حال، سنتز پروتئین در سلول ها یک فرآیند نسبتا کند است. این نیاز به هزینه های انرژی بالا و مواد پلاستیکی دارد. بر این اساس، هورمون ها قادر به کنترل سریع متابولیسم نیستند. وظیفه اصلی آنها تنظیم رشد، تمایز و توسعه سلول ها در بدن است.
انقباض عضلانی
این نمونه بارز عملکرد انقباضی پروتئین ها است. در جریان تحقیقات مشخص شد که اساس انقباض عضلانی تغییر در خواص فیزیکی پلی پپتید است.
عملکرد انقباضی توسط پروتئین اکتومیوزین انجام می شود که با اسید آدنوزین تری فسفریک در تعامل است. این اتصال با انقباض میوفیبریل ها همراه است. چنین تعاملی را می توان در خارج از بدن مشاهده کرد.
به عنوان مثال، اگر فیبرهای عضلانی (خیسانده شده) بدون تحریک پذیری، در معرض محلول آدنوزین تری فسفات قرار گیرند، انقباض شدید آنها شبیه به انقباض ماهیچه های زنده آغاز می شود. این تجربه از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. او این واقعیت را ثابت می کند کهانقباض عضلانی به واکنش شیمیایی پروتئین های انقباضی با یک ماده غنی از انرژی نیاز دارد.
عملکرد ویتامین E
از یک طرف، آنتی اکسیدان اصلی درون سلولی است. ویتامین E از چربی ها و سایر ترکیبات به راحتی اکسید شده در برابر اکسیداسیون محافظت می کند. در عین حال، به عنوان یک حامل الکترون عمل می کند و در واکنش های ردوکس که با ذخیره انرژی آزاد شده مرتبط است، شرکت می کند.
کمبود ویتامین E باعث آتروفی بافت عضلانی می شود: محتوای پروتئین انقباضی میوزین به شدت کاهش می یابد و کلاژن، یک پلی پپتید بی اثر، جایگزین آن می شود.
ویژگی میوزین
یکی از پروتئین های انقباضی کلیدی در نظر گرفته می شود. حدود 55 درصد از محتوای کل پلی پپتیدها در بافت عضلانی را تشکیل می دهد.
رشته‌های (رشته‌های ضخیم) میوفیبریل‌ها از میوزین ساخته شده‌اند. این مولکول شامل یک قسمت فیبریلار طولانی است که دارای ساختار دو مارپیچ و سرها (ساختارهای کروی) است. میوزین شامل 6 زیر واحد است: 2 زنجیره سنگین و 4 زنجیره سبک که در قسمت کروی قرار دارند.
وظیفه اصلی ناحیه فیبریلار توانایی تشکیل دسته‌هایی از رشته‌های میوزین یا پروتوفیبریل‌های ضخیم است.
روی سرها محل فعال ATPase و مرکز اتصال اکتین است. این امر هیدرولیز ATP و اتصال به رشته های اکتین را تضمین می کند.
انواع
زیر انواع اکتین و میوزین عبارتند از:
- Dynein تاژک و مژکتک یاخته.
- اسپکترین در غشاهای گلبول قرمز.
- نوروستنین غشاهای پری سیناپسی.
پلی پپتیدهای باکتری که مسئول حرکت مواد مختلف در یک گرادیان غلظت هستند را می توان به انواع اکتین و میوزین نیز نسبت داد. این فرآیند کموتاکسی نیز نامیده می شود.
نقش آدنوزین تری فسفریک اسید
اگر رشته های اکتومیوزین را در محلول اسیدی قرار دهید، یون های پتاسیم و منیزیم را اضافه کنید، می بینید که آنها کوتاه شده اند. در این حالت تجزیه ATP مشاهده می شود. این پدیده نشان می دهد که تجزیه اسید آدنوزین تری فسفریک با تغییر در خصوصیات فیزیکوشیمیایی پروتئین انقباضی و در نتیجه با کار ماهیچه ها رابطه خاصی دارد. این پدیده اولین بار توسط Szent-Gyorgyi و Engelhardt شناسایی شد.
سنتز و تجزیه ATP در فرآیند تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی ضروری است. در هنگام تجزیه گلیکوژن، همراه با تولید اسید لاکتیک، مانند دفسفوریلاسیون اسیدهای آدنوزین تری فسفریک و کراتین فسفریک، مشارکت اکسیژن لازم نیست. این توانایی یک عضله ایزوله را برای عملکرد تحت شرایط بی هوازی توضیح می دهد.
اسید لاکتیک و محصولاتی که در طی تجزیه اسیدهای آدنوزین تری فسفریک و کراتین فسفریک تشکیل می شوند در فیبرهای عضلانی که هنگام کار در محیط بی هوازی خسته می شوند تجمع می یابند. در نتیجه ذخایر مواد تمام می شود که در طی تقسیم آن انرژی لازم آزاد می شود. اگر یک عضله خسته در محیطی حاوی اکسیژن قرار گیرد، این کار را می کندآن را مصرف کند. مقداری از اسید لاکتیک شروع به اکسید شدن می کند. در نتیجه آب و دی اکسید کربن تشکیل می شود. انرژی آزاد شده برای سنتز مجدد کراتین فسفریک، اسیدهای آدنوزین تری فسفریک و گلیکوژن از محصولات پوسیدگی استفاده خواهد شد. به همین دلیل عضله دوباره توانایی کار کردن را پیدا می کند.
عضله اسکلتی
خواص فردی پلی پپتیدها را فقط می توان با مثال عملکرد آنها توضیح داد، یعنی سهم آنها در فعالیت های پیچیده. در میان معدود ساختارهایی که برای آنها همبستگی بین پروتئین و عملکرد اندام ایجاد شده است، عضله اسکلتی شایسته توجه ویژه است.
سلول او توسط تکانه های عصبی (سیگنال های هدایت شده از غشاء) فعال می شود. از نظر مولکولی، انقباض بر اساس چرخه پل های متقاطع از طریق برهمکنش های دوره ای بین اکتین، میوزین و Mg-ATP است. پروتئین های متصل شونده به کلسیم و یون های کلسیم به عنوان واسطه بین عوامل مؤثر و سیگنال های عصبی عمل می کنند.
میانجی سرعت پاسخ به تکانه های "روشن/خاموش" را محدود می کند و از انقباضات خود به خودی جلوگیری می کند. در عین حال، برخی از نوسانات (نوسانات) فیبرهای عضلانی چرخ طیار حشرات بالدار نه توسط یون ها یا ترکیبات کم مولکولی مشابه، بلکه مستقیماً توسط پروتئین های انقباضی کنترل می شوند. به همین دلیل انقباضات بسیار سریع امکان پذیر است که پس از فعال سازی خود به خود ادامه می دهند.
خواص کریستال مایع پلی پپتیدها
هنگام کوتاه کردن فیبرهای عضلانیدوره شبکه تشکیل شده توسط پروتوفیبریل ها تغییر می کند. هنگامی که شبکه ای از رشته های نازک وارد ساختاری از عناصر ضخیم می شود، تقارن چهار ضلعی با تقارن شش ضلعی جایگزین می شود. این پدیده را می توان یک انتقال چندشکل در یک سیستم کریستال مایع در نظر گرفت.
ویژگی های فرآیندهای مکانیکیشیمیایی
آنها به تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی خلاصه می شوند. فعالیت ATP-ase غشای سلولی میتوکندری شبیه عملکرد سیستم یوزین ماهیچه های اسکلتی است. ویژگی های مشترک نیز در خواص مکانیکی آنها ذکر شده است: آنها تحت تأثیر ATP کاهش می یابند.
در نتیجه، یک پروتئین انقباضی باید در غشای میتوکندری وجود داشته باشد. و او واقعاً آنجاست. مشخص شده است که پلی پپتیدهای انقباضی در مکانیسم شیمی میتوکندری نقش دارند. با این حال، همچنین مشخص شد که فسفاتیدیل‌لینوزیتول (لیپید غشایی) نیز نقش مهمی در فرآیندها دارد.
اضافی
مولکول پروتئین میوزین نه تنها به انقباض عضلات مختلف کمک می کند، بلکه می تواند در سایر فرآیندهای درون سلولی نیز شرکت کند. این به ویژه در مورد حرکت اندامک ها، اتصال رشته های اکتین به غشاها، تشکیل و عملکرد اسکلت سلولی و غیره است. تقریباً همیشه، مولکول به هر طریقی با اکتین، که دومین کلید انقباضی است، برهم کنش می کند. پروتئین.
ثابت شده است که مولکول های اکتومیوزین می توانند تحت تأثیر انرژی شیمیایی آزاد شده هنگام جدا شدن باقی مانده اسید فسفریک از ATP تغییر طول دهند. به عبارت دیگر، این فرآیندباعث انقباض عضلانی می شود.
بنابراین سیستم ATP به عنوان نوعی تجمع کننده انرژی شیمیایی عمل می کند. در صورت نیاز، مستقیماً از طریق اکتومیوزین به مکانیکی تبدیل می شود. در عین حال، هیچ مشخصه مرحله میانی برای فرآیندهای تعامل سایر عناصر - انتقال به انرژی حرارتی وجود ندارد.
