Белки являются органическими веществами.אלה תרכובות מולקולריות גבוהה מאופיינים על ידי הרכב מסוים להתפרק לחומצות אמינו במהלך הידרוליזה. מולקולות חלבון יכול להיות בצורות שונות, שרבים מהם מורכב מכמה שרשראות פוליפפטיד. מידע על מבנה החלבון מקודד בדנ"א, ותהליך הסינתזה של מולקולות חלבון נקרא תרגום.
החלבון הממוצע מכיל:
מולקולות חלבון הן פולימרים. על מנת להבין את המבנה שלהם, יש לדעת מה הם המונומרים שלהם - חומצות אמינו -.
בדרך כלל הם מחולקים לשתי קטגוריות:מתרחש כל הזמן ומתרחש מדי פעם. הראשונים כוללים 18 מונומרים חלבונים ו -2 אמידים נוספים: חומצות אספרטיות וגלוטמיות. לפעמים יש רק שלוש חומצות.
ניתן לסווג חומצות אלו בדרכים שונות: על פי אופי השרשראות הצדדיות או על פי מטען הרדיקלים שלהן, ניתן לחלק אותן גם במספר קבוצות CN ו- COOH.
סדר החלפת חומצות האמינו בחלבוןשרשרת מגדירה את רמות הארגון, המאפיינים והפונקציות הבאות שלה. סוג הקשר העיקרי בין מונומרים הוא פפטיד. הוא נוצר על ידי סילוק מימן מחומצת אמינו אחת וקבוצת ה- OH מחברה אחרת.
הרמה הראשונה של ארגון של מולקולת חלבון היאזהו רצף חומצות האמינו שבו, רק שרשרת שקובעת את המבנה של מולקולות חלבון. הוא מורכב מ"שלד "בעל מבנה קבוע. זהו הרצף החוזר –NH-CH-CO-. שרשראות צד בודדות מיוצגות על ידי רדיקלים של חומצות אמיניות (R), תכונותיהם קובעות את הרכב מבנה החלבונים.
גם אם המבנה של מולקולות חלבון זהה, הםיכול להיות שונה בתכונות רק מהעובדה שלמונומרים שלהם יש רצף שונה בשרשרת. סדר חומצות האמינו בחלבון נקבע על ידי גנים ומכתיב לחלבון פונקציות ביולוגיות מסוימות. רצף המונומרים במולקולות האחראיות על אותה פונקציה דומה לרוב במינים שונים. מולקולות כאלה - זהות או דומות בארגון ומבצעות אותן פונקציות בסוגים שונים של אורגניזמים - הן חלבונים הומולוגיים. המבנה, התכונות והתפקודים של מולקולות עתידיות נקבעים כבר בשלב הסינתזה של שרשרת חומצות האמינו.
מבנה החלבונים נחקר זמן רב, והניתוח של המבנה העיקרי שלהם איפשר לנו לבצע הכללות. מספר רב של חלבונים מאופיינים בנוכחות כל עשרים חומצות האמינו, מהן גליצין, אלנין, חומצה אספרטית, גלוטמין גבוהה במיוחד ומעט טריפטופן, ארגינין, מתיונין והיסטידין. היוצאים מן הכלל היחיד הם כמה קבוצות של חלבונים, למשל, היסטונים. הם נחוצים לאריזת DNA ומכילים הרבה היסטידין.
ההכללה השנייה: בחלבונים כדוריים אין דפוסים כלליים בסירוגין של חומצות אמינו. אך גם לפוליפפטידים עם פעילות ביולוגית רחוקה יש שברים קטנים זהים של מולקולות.
הרמה השנייה של ארגון שרשרת הפוליפפטידים -זהו הסדר המרחבי שלו, שנשמר בגלל קשרי מימן. סליל α וקפל β מובחנים. לחלק מהשרשרת אין מבנה מסודר; אזורים כאלה נקראים אמורפיים.
סליל אלפא של כל החלבונים הטבעייםימני. רדיקלים של חומצות אמינו לרוחב בספירלה פונים תמיד כלפי חוץ ונמצאים משני צדי צירו. אם הם לא קוטביים, הם מקובצים בצד אחד של הספירלה, מתקבלות קשתות, שיוצרות תנאים להתכנסות של קטעי ספירלה שונים.
קפלי בטא - סלילים מוארכים מאוד - נוטים להיות ממוקמים זה לצד זה במולקולת חלבון ויוצרים שכבות β מקבילות ולא מקבילות.
הרמה השלישית של ארגון של מולקולת חלבון היאקיפול של ספירלות, קיפולים ואזורים אמורפיים למבנה קומפקטי. זאת בשל האינטראקציה של הרדיקלים הצדדיים של המונומרים זה עם זה. קשרים כאלה מחולקים למספר סוגים:
סוג החיבור האחרון (-S = S-) הואאינטראקציה קוולנטית. גשרי דיסולפיד מחזקים חלבונים, המבנה שלהם הופך עמיד יותר. אך נוכחותם של קשרים כאלה אינה נחוצה כלל. לדוגמה, יכול להיות שיש מעט מאוד ציסטאין בשרשרת הפוליפפטיד, או שהרדיקלים שלו נמצאים בסמוך ואינם יכולים ליצור "גשר".
לא כל החלבונים יוצרים מבנה רביעי.מבנה החלבונים ברמה הרביעית נקבע על ידי מספר שרשראות הפוליפפטיד (פרוטומרים). הם נקשרים זה לזה באותם קשרים כמו רמת הארגון הקודמת, למעט גשרים דו-גופריים. מולקולה מורכבת מכמה פרוטומרים, שלכל אחד מהם מבנה שלישוני מיוחד (או זהה) משלו.
כל רמות הארגון מגדירות פונקציות אלהאשר יבצעו את החלבונים שנוצרו. מבנה החלבונים ברמת הארגון הראשונה קובע בצורה מדויקת מאוד את תפקידם הבא בתא ובגוף כולו.
קשה אפילו לדמיין עד כמה חשוב תפקידם של חלבונים בפעילות התא. למעלה, בחנו את המבנה שלהם. תפקידי החלבונים תלויים בו באופן ישיר.
ביצוע פונקציה קונסטרוקטיבית (מבנית), הםמהווים בסיס לציטופלזמה של כל תא חי. פולימרים אלה הם החומר העיקרי של כל ממברנות התאים כאשר הם מורכבים בשומנים. זה כולל גם את חלוקת התא לתאים, שבכל אחד מהם מתרחשות התגובות שלהם. העובדה היא שכל קומפלקס של תהליכים תאיים דורש תנאים משלו, ה- pH של המדיום ממלא תפקיד חשוב במיוחד. חלבונים בונים מחיצות דקות המחלקות את התא לתאים כביכול. והתופעה עצמה נקראה מידור.
הפונקציה הקטליטית היא לווסת את כל תגובות התאים. כל האנזימים הם מקורם של חלבונים פשוטים או מורכבים.
כל סוג של תנועה של אורגניזמים (עבודת שרירים,תנועת הפרוטופלזמה בתא, מצמוץ הסיליה בפרוטוזואה וכו ') מתבצעת על ידי חלבונים. מבנה החלבונים מאפשר להם לנוע, ליצור סיבים וטבעות.
התפקיד ההורמונלי של פולימרים אלה ברור מיד: מספר הורמונים הם חלבונים במבנה, למשל, אינסולין, אוקסיטוצין.
פונקציית המילואים נקבעת על ידי העובדה שחלבונים מסוגלים ליצור משקעים. לדוגמה, ביצה ולגומין, קזאין חלב, חלבוני זרעים מהצומח - הם אוגרים כמות גדולה של חומרים מזינים.
כל הגידים, מפרקי המפרק, עצמות השלד, פרסות נוצרים על ידי חלבונים, מה שמביא אותנו לתפקיד הבא שלהם - תומך.
מולקולות חלבון הן קולטנים המבצעות זיהוי סלקטיבי של חומרים מסוימים. בתפקיד כזה ידועים במיוחד גליקופרוטאינים ולקטינים.
הגורמים החשובים ביותר לחסינות - נוגדנים והמערכתמשלים במקורם הם חלבונים. לדוגמא, תהליך קרישת הדם מבוסס על שינויים בחלבון הפיברינוגן. הקירות הפנימיים של הוושט והקיבה מרופדים בשכבת מגן של חלבונים ריריים - ליקינים. גם רעלים הם חלבונים שמקורם. בסיס העור המגן על גוף בעלי החיים הוא קולגן. כל הפונקציות הללו של חלבונים מגינות.
ובכן, הפונקציה האחרונה היא רגולטורית. ישנם חלבונים השולטים כיצד פועל הגנום. כלומר, הם מסדירים תמלול ותרגום.
לא משנה כמה חשוב לשחק חלבונים, מבנה החלבונים נפרם על ידי מדענים במשך זמן רב. ועכשיו הם מגלים דרכים חדשות להשתמש בידע זה.
