הפילוסוף המפורסם קארל מרקס בפעם אחתהציע את ההגדרה הבאה למושג "חיים" - זו צורת קיומם של גופי חלבון. ואי אפשר להתווכח עם אמירה זו. בליבה של כל אורגניזם מהחי נמצא בדיוק החומר הזה. אילו תכונות קובעות את הפונקציות החשובות ביותר שלהן? כיצד חלבונים מתפקדים? הסיווג, המבנה והמבנה של חומרים אלה יידונו במאמר שלנו.
לקבוצת החומרים האורגניים המרכיביםאורגניזמים חיים כוללים חלבונים, ליפידים, פחמימות וחומצות גרעין. כולם ביו-פולימרים - מבנים מורכבים המורכבים ממספר גדול של חלקים חוזרים. לדוגמא, ליפידים מורכבים מאלכוהול רב-מימדי, גליצרול וחומצות שומן. חלקים חוזרים כאלה נקראים מונומרים. חלבונים אינם יוצאי דופן. סיווג החלבונים וחומרים אורגניים אחרים מבוסס ברוב המקרים על מבנהם.
באופן מסורתי מאמינים כי בסיס החלבוןיש רק אורגניזמים מן החי. אכן, כדי להיות מועשר בחומר זה, אנו אוכלים חזיר ובקר, עופות, ביצים ודגים. אך כמות גדולה של חומר זה נמצאת גם במוצרים מהצומח. קטניות (שעועית, אפונה, בוטנים, פולי סויה) הם מחסן של חלבונים צמחיים.
חלבונים הם פשוטים, אך יחד עם זאתייחודי במבנה שלהם. הם נוצרים על ידי מונומרים הנקראים חומצות אמינו. זהו החומר האורגני היחיד באורגניזמים חיים המכיל את היסוד הכימי חנקן.
חלבון אחד מורכב מעשרים חומצות אמינו. בתורו, כל מונומר מורכב מאטום פחמן אליו מחוברים אלמנט מימן, קבוצת אמינו, קבוצת קרבוקסיל ורדיקל. מדובר בקבוצה של אטומים שבאמצעותם חומצות אמינו שונות זו מזו. זו הסיבה שחלבונים מגוונים כל כך במבנה ובתפקודם.
בהתאם למורכבות המבנה, מובחנים ארבעה מבני חלבון:
1. ראשוני הוא שרשרת של חומצות אמינו המקושרות באמצעות קשרי פפטיד. הם מתעוררים בצמתים של קבוצות האמינו והקרבוקס.
2. משני - שרשרת חומצות האמינו מעוותת לספירלה. הקשרים הנוצרים במבנה זה נקראים קשרי מימן.
3. שלישוני הוא כדורית. זהו סבך של ספירלות מעוותות של המבנה המשני.
4. ריבועי - כדוריות של מולקולות, המהוות שילוב של כמה מבנים דומים.
המבנה האחרון יכול להסתובב לראשון ולהיפך. תהליכים אלה הם הפיכים ונקראים de- ושינוי מחדש. תהליך ההרס של המבנה הראשוני - הרס - הוא בלתי הפיך.
בהתאם להרכב הכימי, הם נבדליםחלבונים פשוטים ומורכבים. הראשונים מורכבים רק מחומצות אמינו, כאשר האחרונים כוללים גם קבוצה תותבת. זהו מרכיב שאינו חלבוני.
הסיווג של חלבונים פשוטים (חלבונים) מבוססעל טיבם הכימי. לדוגמא, להיסטונים ולפרוטמינים יש תכונות בסיסיות מכיוון שהם מורכבים ברובם מארגנין. הם חלק בלתי נפרד מחלבונים מורכבים והם חלק מגרעיני התא. פרולמינים הם חלבונים מהצומח ונמצאים בכמויות גדולות בזרעי דגנים. אלבומין וגלובולינים הם רכיבים של דם אנושי.
הסיווג של חלבונים מורכבים קשור לאופי של קבוצת הערמונית. אז, הרכב הגליקופרוטאינים, בנוסף לחומצות אמינו, כולל שאריות פחמימות.
קזאין חלב, אלבומין של ביצת עופות, איכטולין של ביצי דגים הם גם חלבונים מורכבים. הם נקראים פוסופרוטאינים, המכילים את החלק המבני של החומצה המינרלית.
שרידי DNA ו- RNA, יחד עם חומצות אמינו, הם חלק מהנוקלאופרוטאינים שהם חלק בלתי נפרד ממבני התא.
ליפופרוטאינים נמצאים בפלסמת הדם, ברקמת הריאה, במיטוכונדריה ובקרומי התא. הקבוצה הערמונית שלהם מורכבת מנגזרות שומן.
אז חלבונים כל כך מגוונים במבנהם. סיווג החלבונים יכול להתבסס גם על מקור חומצות האמינו שלהם. חלקם מסוגלים להיווצר באופן עצמאי בגוף האדם. הם נקראים להחלפה. חומצות אמינו מסוג אחר יכולות להיכנס אליה רק מבחוץ. אלה חומצות אמינו חיוניות. חלקם הם רק ממקור בעלי חיים. לכן, מדענים טוענים כי אוכל בשרי נחוץ להתפתחות תקינה של גוף האדם.
על פי העיקרון הפונקציונלי ישנם כמהקבוצות של חומרים אורגניים חיוניים אלה. חלבונים אנזימטיים הם זרזים ביולוגיים. הם מאיצים את מהלך התגובות הכימיות, בעוד שהם אינם חלק ממוצריה. לדוגמא, עמילאז ומלטאז, שהם חלק מהרוק האנושי, מפרקים פחמימות מורכבות לכאלה פשוטות שכבר נמצאות בחלל הפה. בבטן, האנזים ליפאז מחלב שומנים למונומרים. יש גם קבוצת חלבונים בעלי השפעה הפוכה, ומאטים את קצב התגובות. הם נקראים מעכבים.
הורמונים הם גם חומרים חלבוניםטֶבַע. בבני אדם ובעלי חיים הם מופרשים על ידי איברים מיוחדים הנקראים בלוטות. לדוגמה, בלוטת יותרת המוח, שנמצאת בבסיס המוח, מפרישה הורמון גדילה. הוא נכנס לזרם הדם, שם הוא מצטבר, ומשפיע בהדרגה על שינויים כמותיים בגוף.
החלבונים המגנים בדם נקראים נוגדנים. תפקידם לנטרל חלקיקים זרים ויראליים הנכנסים לגוף. נוגדנים מסוגלים לזהות אותם ולהרוס אותם על ידי פגוציטוזה - עיכול תוך-תאי. תפקודם של חלבונים מגנים קובע את רמת החסינות האנושית, אשר מורכבת ביכולת להתנגד למחלות בעלות אופי נגיפי ובקטריאלי.
חלבון ההובלה גלובין הוא חלק מכדוריות הדם האדומות שמבצעות חילופי גזים. אקטין ומיוזין הם חלבונים התכווצים ברקמת השריר.
חלבונים כל כך מגוונים במבנה וביכולות שלהם. סיווג החלבונים מבוסס על מאפייני הרכבם הכימי ותכונותיו התפקודיות.
