Theo lý thuyết Oparin-Haldane, sự sống trên hành tinh của chúng ta bắt nguồn từ một giọt coacervate. Nó cũng là một phân tử protein. Đó là, kết luận sau đó là các hợp chất hóa học này là cơ sở của tất cả sự sống tồn tại ngày nay. Nhưng cấu trúc protein là gì? Chúng có vai trò gì đối với cơ thể và cuộc sống của con người hiện nay? Có những loại prôtêin nào? Hãy thử tìm hiểu xem.
Protein: một khái niệm chung
Theo quan điểm của cấu trúc hóa học, phân tử của chất được đề cập là một chuỗi các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit.
Mỗi axit amin có hai nhóm chức:
- cacboxylic -COOH;
- nhóm amin -NH2.
Đó là giữa chúng mà một liên kết được hình thành trong các phân tử khác nhau. Như vậy, liên kết peptit có dạng -CO-NH. Một phân tử protein có thể chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn nhóm như vậy, nó sẽ phụ thuộc vào từng chất cụ thể. Các loại protein rất đa dạng. Trong số đó có những loại chứa các axit amin cần thiết cho cơ thể, tức là phải ăn vào cùng với thức ăn. Có những giống thực hiện các chức năng quan trọng trong màng tế bào vàtế bào chất của nó. Các chất xúc tác sinh học cũng được phân lập - các enzym, cũng là các phân tử protein. Chúng được sử dụng rộng rãi trong đời sống con người và không chỉ tham gia vào các quá trình sinh hóa của các sinh vật.
Trọng lượng phân tử của các hợp chất đang xét có thể từ vài chục đến hàng triệu. Rốt cuộc, số lượng các đơn vị monome trong một chuỗi polypeptit lớn là không giới hạn và phụ thuộc vào loại của một chất cụ thể. Protein ở dạng tinh khiết, ở dạng nguyên bản, có thể được nhìn thấy khi kiểm tra một quả trứng gà sống. Một khối keo đặc, trong suốt, màu vàng nhạt, bên trong có lòng đỏ - đây là chất mong muốn. Cũng có thể nói như vậy đối với phô mai tươi ít béo, Sản phẩm này cũng gần như là protein nguyên chất ở dạng tự nhiên.
Tuy nhiên, không phải tất cả các hợp chất đang được xem xét đều có cấu trúc không gian giống nhau. Tổng cộng, bốn tổ chức của phân tử được phân biệt. Các loại cấu trúc protein xác định tính chất của nó và chỉ ra mức độ phức tạp của cấu trúc. Người ta cũng biết rằng nhiều phân tử vướng víu trong không gian trải qua quá trình xử lý rộng rãi ở người và động vật.
Các loại cấu trúc protein
Tổng cộng có bốn người trong số họ. Hãy xem xét từng thứ trong số chúng là gì.
- Sơ cấp. Biểu diễn trình tự mạch thẳng thông thường của các axit amin được nối với nhau bằng liên kết peptit. Không có sự xoắn không gian, không có sự biến đổi. Số liên kết có trong polypeptit có thể lên tới vài nghìn liên kết. Các loại protein cócấu trúc tương tự - glycylalanine, insulin, histones, elastin và những chất khác.
- Thứ cấp. Nó bao gồm hai chuỗi polypeptit được xoắn theo hình thức xoắn ốc và hướng về nhau theo các vòng được hình thành. Trong trường hợp này, các liên kết hydro hình thành giữa chúng, giữ chúng lại với nhau. Đây là cách một phân tử protein đơn lẻ được hình thành. Các loại protein của loại này như sau: lysozyme, pepsin và các loại khác.
- Cấu trúc bậc ba. Nó là một cấu trúc thứ cấp được đóng gói dày đặc và được cuộn chặt. Tại đây, các loại tương tác khác xuất hiện, ngoài liên kết hydro - đây là tương tác van der Waals và các lực hút tĩnh điện, liên kết kỵ nước - kỵ nước. Ví dụ về cấu trúc là albumin, fibroin, protein tơ tằm và các cấu trúc khác.
- Đệ tứ. Cấu trúc phức tạp nhất, là một số chuỗi polypeptit xoắn lại thành hình xoắn ốc, cuộn lại thành một quả bóng và liên kết tất cả lại với nhau thành một hình cầu. Các ví dụ như insulin, ferritin, hemoglobin, collagen minh họa cho cấu trúc protein như vậy.
Nếu chúng ta xem xét chi tiết tất cả các cấu trúc nhất định của các phân tử từ quan điểm hóa học, thì việc phân tích sẽ mất nhiều thời gian. Thật vậy, trên thực tế, cấu hình càng cao, cấu trúc của nó càng phức tạp và phức tạp, thì càng có nhiều loại tương tác được quan sát thấy trong phân tử.
Biến tính của các phân tử protein
Một trong những tính chất hóa học quan trọng nhất của polypeptit là khả năng bị phân hủy dưới tác động của một số điều kiện hoặc tác nhân hóa học. Cho nên,ví dụ, nhiều loại biến tính protein đang phổ biến. Quá trình này là gì? Nó bao gồm việc phá hủy cấu trúc tự nhiên của protein. Có nghĩa là, nếu ban đầu phân tử có cấu trúc bậc ba, thì sau tác động của các tác nhân đặc biệt, nó sẽ bị sụp đổ. Tuy nhiên, trình tự các gốc axit amin không thay đổi trong phân tử. Protein bị biến tính nhanh chóng mất đi các đặc tính vật lý và hóa học.
Thuốc thử nào có thể dẫn đến quá trình phá hủy cấu trúc? Có một số trong số chúng.
- Nhiệt độ. Khi đun nóng, có sự phá hủy dần cấu trúc bậc bốn, bậc ba, bậc hai của phân tử. Bằng mắt thường, có thể quan sát thấy điều này, chẳng hạn như khi chiên một quả trứng gà thông thường. "Protein" tạo thành là cấu trúc chính của polypeptit albumin có trong sản phẩm thô.
- Xạ.
- Tác dụng với các tác nhân hóa học mạnh: axit, kiềm, muối của kim loại nặng, dung môi (ví dụ: rượu, ete, benzen và các chất khác).
Quá trình này đôi khi còn được gọi là quá trình tan chảy phân tử. Các loại biến tính protein phụ thuộc vào tác nhân mà nó xảy ra. Hơn nữa, trong một số trường hợp, quá trình ngược lại diễn ra. Đây là biến tính. Không phải tất cả các protein đều có thể khôi phục cấu trúc của chúng trở lại, nhưng một phần đáng kể trong số chúng có thể làm được điều này. Vì vậy, các nhà hóa học từ Úc và Mỹ đã tiến hành biến tính một quả trứng gà luộc bằng cách sử dụng một số thuốc thử và phương pháp ly tâm.
Quá trình này rất quan trọng đối với các sinh vật sống trong quá trình tổng hợp polypeptidechuỗi ribosome và rRNA trong tế bào.
Thủy phân phân tử protein
Cùng với sự biến tính, protein được đặc trưng bởi một tính chất hóa học khác - thủy phân. Đây cũng là sự phá hủy cấu trúc bản địa, nhưng không phải đối với cấu trúc sơ cấp, mà hoàn toàn đối với các axit amin riêng lẻ. Một phần quan trọng của quá trình tiêu hóa là thủy phân protein. Các dạng thủy phân của polypeptit như sau.
- Hóa chất. Dựa trên tác dụng của axit hoặc kiềm.
- Sinh học hoặc enzym.
Tuy nhiên, bản chất của quá trình này vẫn không thay đổi và không phụ thuộc vào loại protein nào diễn ra. Kết quả là, các axit amin được hình thành, được vận chuyển đến tất cả các tế bào, cơ quan và mô. Sự biến đổi tiếp theo của chúng bao gồm sự tham gia tổng hợp các polypeptit mới, đã là những polypeptit cần thiết cho một sinh vật cụ thể.
Trong công nghiệp, quá trình thủy phân các phân tử protein được sử dụng chỉ để thu được các axit amin thích hợp.
Chức năng của protein trong cơ thể
Các loại protein, carbohydrate, chất béo khác nhau là những thành phần quan trọng cho hoạt động bình thường của bất kỳ tế bào nào. Và điều đó có nghĩa là toàn bộ sinh vật nói chung. Do đó, vai trò của chúng phần lớn là do mức độ quan trọng và phổ biến trong các sinh vật sống. Có thể phân biệt một số chức năng chính của phân tử polypeptit.
- Xúc tác. Nó được thực hiện bởi các enzym có cấu trúc protein. Chúng ta sẽ nói về chúng sau.
- Kết cấu. Các loại protein vàcác chức năng trong cơ thể chủ yếu ảnh hưởng đến cấu trúc của chính tế bào, hình dạng của nó. Ngoài ra, các polypeptit thực hiện vai trò này hình thành lông, móng, vỏ nhuyễn thể và lông chim. Chúng cũng là một phần ứng nhất định trong phần thân của tế bào. Sụn cũng được tạo thành từ các loại protein này. Ví dụ: tubulin, keratin, actin và các loại khác.
- Điều tiết. Chức năng này được thể hiện ở sự tham gia của các polypeptit trong các quá trình như: phiên mã, dịch mã, chu kỳ tế bào, nối, đọc mRNA và các quá trình khác. Trong tất cả chúng, chúng đóng một vai trò quan trọng như một người điều khiển giao thông.
- Tín hiệu. Chức năng này được thực hiện bởi các protein nằm trên màng tế bào. Chúng truyền các tín hiệu khác nhau từ đơn vị này sang đơn vị khác, và điều này dẫn đến giao tiếp giữa các mô. Ví dụ: cytokine, insulin, các yếu tố tăng trưởng và các yếu tố khác.
- Vận tải. Một số loại protein và chức năng mà chúng thực hiện chỉ đơn giản là quan trọng. Ví dụ, điều này xảy ra với protein hemoglobin. Nó vận chuyển oxy từ tế bào này sang tế bào khác trong máu. Đối với một người, anh ấy là không thể thay thế.
- Dự phòng hoặc dự phòng. Các polypeptit như vậy tích tụ trong thực vật và trứng động vật như một nguồn bổ sung dinh dưỡng và năng lượng. Một ví dụ là globulin.
- Động cơ. Một chức năng rất quan trọng, đặc biệt là đối với các sinh vật và vi khuẩn đơn giản nhất. Rốt cuộc, chúng chỉ có thể di chuyển với sự trợ giúp của trùng roi hoặc lông mao. Và những bào quan này, về bản chất, không hơn gì protein. Ví dụ về các polypeptit như sau: myosin, actin, kinesin và các loại khác.
Rõ ràng là các chức năng của protein trong cơ thể con người và cácchúng sinh rất nhiều và quan trọng. Điều này một lần nữa khẳng định rằng sự sống trên hành tinh của chúng ta là không thể nếu không có các hợp chất mà chúng ta đang xem xét.
Chức năng bảo vệ của protein
Polypeptide có thể bảo vệ khỏi các ảnh hưởng khác nhau: hóa học, vật lý, sinh học. Ví dụ: nếu cơ thể đang gặp nguy hiểm dưới dạng vi rút hoặc vi khuẩn có tính chất ngoại lai, thì các globulin miễn dịch (kháng thể) tham gia vào trận chiến với chúng, thực hiện vai trò bảo vệ.
Nếu chúng ta nói về các tác động vật lý, thì fibrin và fibrinogen, có liên quan đến quá trình đông máu, đóng một vai trò lớn ở đây.
Protein thực phẩm
Các loại protein ăn kiêng như sau:
- hoàn - những loại chứa tất cả các axit amin cần thiết cho cơ thể;
- không đầy đủ - những thứ có thành phần axit amin không hoàn chỉnh.
Tuy nhiên, cả hai đều quan trọng đối với cơ thể con người. Đặc biệt là nhóm đầu tiên. Mỗi người, đặc biệt là trong giai đoạn phát triển chuyên sâu (thời thơ ấu và thanh thiếu niên) và tuổi dậy thì, phải duy trì một mức độ protein không đổi trong bản thân. Sau tất cả, chúng tôi đã xem xét các chức năng mà những phân tử tuyệt vời này thực hiện và chúng tôi biết rằng thực tế không một quá trình nào, không một phản ứng sinh hóa nào trong chúng ta có thể thực hiện mà không có sự tham gia của polypeptit.
Đó là lý do tại sao bạn cần tiêu thụ lượng protein hàng ngày mỗi ngày, được chứa trong các sản phẩm sau:
- trứng;
- sữa;
- phô mai;
- thịt và cá;
- đậu;
- đậu nành;
- đậu;
- đậu phộng;
- lúa mì;
- yến mạch;
- đậu lăng và các loại khác.
Nếu bạn tiêu thụ 0,6 g polypeptide trên mỗi kg trọng lượng mỗi ngày, thì một người sẽ không bao giờ thiếu những hợp chất này. Nếu trong một thời gian dài, cơ thể không nhận được các protein cần thiết, thì một căn bệnh sẽ xảy ra, bệnh này có tên là đói axit amin. Điều này dẫn đến rối loạn chuyển hóa nghiêm trọng và kết quả là nhiều bệnh khác.
Protein trong lồng
Bên trong đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của mọi sinh vật - tế bào - cũng có protein. Hơn nữa, chúng thực hiện gần như tất cả các chức năng trên ở đó. Trước hết, bộ xương của tế bào được hình thành, bao gồm các vi ống, vi sợi. Nó phục vụ cho việc duy trì hình dạng, cũng như vận chuyển bên trong giữa các bào quan. Các ion và hợp chất khác nhau di chuyển dọc theo các phân tử protein, như dọc theo các kênh hoặc đường ray.
Vai trò của protein nằm trong màng và nằm trên bề mặt của nó cũng rất quan trọng. Tại đây chúng thực hiện cả chức năng thụ cảm và tín hiệu, tham gia vào quá trình cấu tạo của chính màng tế bào. Họ đứng gác, nghĩa là họ đóng vai trò bảo vệ. Những loại protein nào trong tế bào có thể được quy vào nhóm này? Có rất nhiều ví dụ, đây là một vài ví dụ.
- Actin và myosin.
- Elastin.
- Keratin.
- Collagen.
- Tubulin.
- Huyết sắc tố.
- Insulin.
- Transcobalamin.
- Transferrin.
- Albumin.
Có vài trămnhiều loại protein khác nhau liên tục di chuyển trong mỗi tế bào.
Các loại protein trong cơ thể
Họ, tất nhiên, rất nhiều. Nếu bạn cố gắng bằng cách nào đó phân chia tất cả các protein hiện có thành các nhóm, bạn có thể nhận được thứ gì đó giống như phân loại này.
- Protein hình cầu. Đây là những cái được đại diện bởi cấu trúc bậc ba, tức là một khối cầu dày đặc. Ví dụ về các cấu trúc như vậy là: các globulin miễn dịch, một tỷ lệ đáng kể các enzym, nhiều kích thích tố.
- Protein dạng sợi. Chúng là những sợi có thứ tự nghiêm ngặt với sự đối xứng không gian chính xác. Nhóm này bao gồm các protein có cấu trúc sơ cấp và thứ cấp. Ví dụ: keratin, collagen, tropomyosin, fibrinogen.
Nói chung, nhiều đặc điểm có thể được lấy làm cơ sở để phân loại protein trong cơ thể. Chưa có ai.
Enzyme
Chất xúc tác sinh học có bản chất protein, giúp tăng tốc đáng kể tất cả các quá trình sinh hóa đang diễn ra. Sự trao đổi chất bình thường đơn giản là không thể nếu không có những hợp chất này. Tất cả các quá trình tổng hợp và phân rã, lắp ráp các phân tử và sao chép, dịch mã và phiên mã của chúng, và những quá trình khác đều được thực hiện dưới ảnh hưởng của một loại enzym cụ thể. Ví dụ về các phân tử này là:
- oxidoreductase;
- chuyển nhượng;
- catalase;
- hydrolase;
- isomerase;
- lyases và những thứ khác.
Ngày nay, enzym được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Vì vậy, trong quá trình sản xuất giặtBột thường sử dụng cái gọi là enzym - đây là những chất xúc tác sinh học. Chúng cải thiện chất lượng giặt trong khi tuân thủ chế độ nhiệt độ quy định. Dễ dàng liên kết với các hạt bụi bẩn và loại bỏ chúng khỏi bề mặt vải.
Tuy nhiên, do bản chất protein của chúng, các enzym không chịu được nước quá nóng hoặc gần với các loại thuốc có tính kiềm hoặc axit. Thật vậy, trong trường hợp này, quá trình biến tính sẽ xảy ra.
