Les proteïnes (polipèptids, proteïnes) són substàncies macromoleculars, que inclouen alfa-aminoàcids connectats per un enllaç peptídic. La composició de les proteïnes en els organismes vius està determinada pel codi genètic. Per regla general, la síntesi utilitza un conjunt de 20 aminoàcids estàndard.
Classificació de proteïnes
La separació de proteïnes es realitza segons diferents criteris:
- La forma d'una molècula.
- Composició.
- Funcions.
Segons l'últim criteri, les proteïnes es classifiquen:
- A l'estructura.
- Nutritiu i de recanvi.
- Transport.
- Contractistes.
Proteïnes estructurals
Aquests inclouen elastina, col·lagen, queratina i fibroïna. Els polipèptids estructurals estan implicats en la formació de les membranes cel·lulars. Poden crear canals o realitzar altres funcions en ells.
Nutritius, proteïnes d'emmagatzematge
El polipèptid nutritiu és la caseïna. A causa d'això, l'organisme en creixement està dotat de calci, fòsfor iaminoàcids.
Les proteïnes de reserva són llavors de plantes cultivades, clara d'ou. Es consumeixen durant l'etapa de desenvolupament dels embrions. En el cos humà, com en els animals, les proteïnes no s'emmagatzemen en reserva. S'han d'obtenir regularment amb aliments, en cas contrari és probable que es desenvolupi una distròfia.
Polipèptids de transport
L'hemoglobina és un exemple clàssic d'aquestes proteïnes. Altres polipèptids implicats en el moviment d'hormones, lípids i altres substàncies també es troben a la sang.
Les membranes cel·lulars contenen proteïnes que tenen la capacitat de transportar ions, aminoàcids, glucosa i altres compostos a través de la membrana cel·lular.
Proteïnes contràctils
Les funcions d'aquests polipèptids estan relacionades amb el treball de les fibres musculars. A més, proporcionen el moviment de cilis i flagels en protozous. Les proteïnes contràctils fan la funció de transportar orgànuls dins de la cèl·lula. A causa de la seva presència, s'assegura un canvi en les formes cel·lulars.
Exemples de proteïnes contràctils són la miosina i l'actina. Val la pena dir que aquests polipèptids no només es troben a les cèl·lules de les fibres musculars. Les proteïnes contràctils realitzen les seves tasques en gairebé tots els teixits animals.
Característiques
Un polipèptid individual, la tropomiosina, es troba a les cèl·lules. La proteïna muscular contràctil miosina és el seu polímer. Forma un complex amb l'actina.
Les proteïnes musculars contràctils no es dissolen a l'aigua.
Taxa de síntesi de polipèptids
Està regulada per la tiroide ihormones esteroides. Penetrant a la cèl·lula, s'uneixen a receptors específics. El complex format penetra al nucli cel·lular i s'uneix a la cromatina. Això augmenta la taxa de síntesi de polipèptids a nivell de gens.
Els gens actius augmenten la síntesi de cert ARN. Surt del nucli, va als ribosomes i activa la síntesi de noves proteïnes estructurals o contràctils, enzims o hormones. Aquest és l'efecte anabòlic dels gens.
Mentrestant, la síntesi de proteïnes a les cèl·lules és un procés força lent. Requereix elevats costos energètics i material plàstic. En conseqüència, les hormones no són capaços de controlar ràpidament el metabolisme. La seva tasca clau és regular el creixement, la diferenciació i el desenvolupament de les cèl·lules del cos.
Contracció muscular
És un bon exemple de la funció contràctil de les proteïnes. En el curs de la investigació, es va trobar que la base de la contracció muscular és un canvi en les propietats físiques del polipèptid.
La funció contràctil la realitza la proteïna actomiosina, que interacciona amb l'àcid adenosina trifosfòric. Aquesta connexió s'acompanya de la contracció de les miofibril·les. Aquesta interacció es pot observar fora del cos.
Per exemple, si remullades en aigua (macerades) les fibres musculars, desproveïdes d'excitabilitat, s'exposen a una solució d'adenosina trifosfat, s'iniciarà la seva contracció brusca, similar a la contracció dels músculs vius. Aquesta experiència és de gran importància pràctica. Ell demostra el fet quela contracció muscular requereix una reacció química de les proteïnes contràctils amb una substància rica en energia.
L'acció de la vitamina E
D'una banda, és el principal antioxidant intracel·lular. La vitamina E protegeix els greixos i altres compostos fàcilment oxidables de l'oxidació. Al mateix temps, actua com a portador d'electrons i participa en reaccions redox, que s'associen amb l'emmagatzematge de l'energia alliberada.
La deficiència de vitamina E provoca atròfia del teixit muscular: el contingut de la proteïna contràctil miosina es redueix dràsticament i es substitueix per col·lagen, un polipèptid inert.
Especificitat de la miosina
Es considera una de les proteïnes contràctils clau. Representa aproximadament el 55% del contingut total de polipèptids del teixit muscular.
Els filaments (filaments gruixuts) de les miofibril·les estan fets de miosina. La molècula conté una part fibril·lar llarga, que té una estructura de doble hèlix, i caps (estructures globulars). La miosina conté 6 subunitats: 2 cadenes pesades i 4 lleugeres situades a la part globular.
La tasca principal de la regió fibril·lar és la capacitat de formar paquets de filaments de miosina o protofibrils gruixudes.
Als caps hi ha el lloc actiu de l'ATPasa i el centre d'unió de l'actina. Això garanteix la hidròlisi de l'ATP i la unió als filaments d'actina.
Varietats
Els subtipus d'actina i miosina són:
- Dineïna de flagels i cilisprotozous.
- Espectrina a les membranes dels eritròcits.
- Neurostenina de les membranes perisinàptiques.
Els polipèptids bacterians responsables del moviment de diverses substàncies en un gradient de concentració també es poden atribuir a les varietats d'actina i miosina. Aquest procés també s'anomena quimiotaxi.
El paper de l'àcid trifosfòric d'adenosina
Si poseu filaments d'actomiosina en una solució àcida, afegiu ions de potassi i magnesi, podreu veure que s'escurcen. En aquest cas, s'observa la ruptura de l'ATP. Aquest fenomen indica que la ruptura de l'àcid adenosina trifosfòric té una certa relació amb un canvi en les propietats fisicoquímiques de la proteïna contràctil i, en conseqüència, amb el treball dels músculs. Aquest fenomen el van identificar per primera vegada Szent-Gyorgyi i Engelhardt.
La síntesi i la descomposició de l'ATP són essencials en el procés de conversió d'energia química en energia mecànica. Durant la descomposició del glicogen, acompanyada de la producció d'àcid làctic, com en la desfosforilació dels àcids adenosina trifosfòric i creatina fosfòric, no es requereix la participació d'oxigen. Això explica la capacitat d'un múscul aïllat per funcionar en condicions anaeròbiques.
L'àcid làctic i els productes formats durant la descomposició dels àcids adenosina trifosfòric i creatina fosfòric s'acumulen a les fibres musculars que estan cansades quan es treballen en un entorn anaeròbic. Com a resultat, les reserves de substàncies s'esgoten, durant la divisió de les quals s'allibera l'energia necessària. Si un múscul cansat es col·loca en un ambient que conté oxigen, ho faràconsumir-lo. Part de l'àcid làctic començarà a oxidar-se. Com a resultat, es forma aigua i diòxid de carboni. L'energia alliberada s'utilitzarà per a la resíntesi de creatina fosfòrica, àcids adenosina trifosfòric i glicogen dels productes de desintegració. A causa d'això, el múscul tornarà a adquirir la capacitat de treballar.
Múscul esquelètic
Les propietats individuals dels polipèptids només es poden explicar amb l'exemple de les seves funcions, és a dir, la seva contribució a activitats complexes. Entre les poques estructures per a les quals s'ha establert una correlació entre la proteïna i la funció dels òrgans, el múscul esquelètic mereix una atenció especial.
La seva cèl·lula s'activa per impulsos nerviosos (senyals dirigits a la membrana). Molecularment, la contracció es basa en el cicle de ponts creuats mitjançant interaccions periòdiques entre actina, miosina i Mg-ATP. Les proteïnes que s'uneixen al calci i els ions Ca actuen com a mediadors entre els efectors i els senyals nerviosos.
La mediació limita la velocitat de resposta als impulsos "encès/apagat" i evita les contraccions espontànies. Al mateix temps, algunes oscil·lacions (fluctuacions) de les fibres musculars del volant dels insectes alats no estan controlades per ions o compostos similars de baix peso molecular, sinó directament per proteïnes contràctils. A causa d'això, són possibles contraccions molt ràpides que, després de l'activació, procedeixen soles.
Propietats dels cristalls líquids dels polipèptids
Quan s'escurcen les fibres muscularscanvia el període de la xarxa formada per protofibrils. Quan una xarxa de filaments prims entra en una estructura d'elements gruixuts, la simetria tetragonal és substituïda per l'hexagonal. Aquest fenomen es pot considerar una transició polimòrfica en un sistema de cristalls líquids.
Característiques dels processos mecanoquímics
Es redueixen a la transformació de l'energia química en energia mecànica. L'activitat de l'ATP-asa de les membranes cel·lulars mitocondrials és similar a l'acció del sistema de iosina dels músculs esquelètics. També s'observen característiques comunes en les seves propietats mecanoquímiques: es redueixen sota la influència de l'ATP.
En conseqüència, una proteïna contràctil ha d'estar present a les membranes mitocondrials. I realment hi és. S'ha establert que els polipèptids contràctils estan implicats en la mecanoquímica mitocondrial. Tanmateix, també va resultar que el fosfatidilinositol (lípid de membrana) també juga un paper important en els processos.
Extra
La molècula de proteïna de miosina no només contribueix a la contracció de diversos músculs, sinó que també pot participar en altres processos intracel·lulars. Es tracta, en particular, del moviment dels orgànuls, de la unió dels filaments d'actina a les membranes, de la formació i funcionament del citoesquelet, etc. Gairebé sempre, la molècula interacciona d'una manera o altra amb l'actina, que és el segon contràctil clau. proteïnes.
S'ha demostrat que les molècules d'actomiosina poden canviar de longitud sota la influència de l'energia química alliberada quan un residu d'àcid fosfòric es separa de l'ATP. En altres paraules, aquest procésprovoca contracció muscular.
El sistema ATP actua així com una mena d'acumulador d'energia química. Segons calgui, es converteix directament en un mecànic mitjançant l'actomiosina. Al mateix temps, no hi ha una etapa intermèdia característica dels processos d'interacció d' altres elements: la transició a l'energia tèrmica.
