Белоктар (полипептидтер, белоктар) – макромолекулалық заттар, олардың құрамына пептидтік байланыс арқылы қосылған альфа-амин қышқылдары жатады. Тірі ағзалардағы белоктардың құрамы генетикалық кодпен анықталады. Әдетте, синтезде 20 стандартты аминқышқылдарының жиынтығы қолданылады.
Белоктар классификациясы
Белоктарды бөлу әртүрлі критерийлер бойынша жүзеге асырылады:
- Молекуланың пішіні.
- Композиция.
- Функциялар.
Соңғы критерий бойынша белоктар жіктеледі:
- Құрылымдық.
- Нәрлі және пайдалы.
- Көлік.
- Мердігерлер.
Құрылымдық белоктар
Оларға эластин, коллаген, кератин, фиброин жатады. Құрылымдық полипептидтер жасуша мембранасының түзілуіне қатысады. Олар арналар жасай алады немесе оларда басқа функцияларды орындай алады.
Қоректік, сақтаушы ақуыздар
Нәрлі полипептид – казеин. Оның арқасында өсіп келе жатқан ағза кальциймен, фосформен жәнеамин қышқылдары.
Резервтік ақуыздар – мәдени өсімдіктердің тұқымдары, жұмыртқаның ақтығы. Олар эмбриондардың даму кезеңінде тұтынылады. Адам ағзасында, жануарлардағы сияқты, белоктар резервте сақталмайды. Оларды үнемі тамақпен бірге алу керек, әйтпесе дистрофия дамуы мүмкін.
Тасымалдау полипептидтері
Гемоглобин осындай ақуыздардың классикалық мысалы болып табылады. Гормондардың, липидтердің және басқа заттардың қозғалысына қатысатын басқа полипептидтер де қанда кездеседі.
Жасуша мембраналарында иондарды, аминқышқылдарды, глюкозаны және басқа қосылыстарды жасуша мембранасы арқылы тасымалдауға қабілетті белоктар бар.
Жиырылғыш ақуыздар
Бұл полипептидтердің функциялары бұлшықет талшықтарының жұмысымен байланысты. Сонымен қатар, олар қарапайымдылардағы кірпікшелер мен жіліктердің қозғалысын қамтамасыз етеді. Жиырылғыш белоктар жасуша ішінде органоидтарды тасымалдау қызметін атқарады. Олардың болуына байланысты ұялы пішіндердің өзгеруі қамтамасыз етіледі.
Жиырылғыш белоктардың мысалдары миозин мен актин болып табылады. Айта кету керек, бұл полипептидтер бұлшықет талшықтарының жасушаларында ғана емес. Жиырылғыш ақуыздар жануарлардың барлық дерлік ұлпаларында өз міндеттерін орындайды.
Мүмкіндіктер
Жасушаларда жеке полипептид, тропомиозин кездеседі. Жиырылғыш бұлшықет ақуызы миозині оның полимері болып табылады. Ол актинмен комплекс түзеді.
Жиырылғыш бұлшықет ақуыздары суда ерімейді.
Полипептидтер синтезінің жылдамдығы
Ол қалқанша безімен реттеледі жәнестероидты гормондар. Жасушаға еніп, олар арнайы рецепторлармен байланысады. Түзілген комплекс жасуша ядросына еніп, хроматинмен байланысады. Бұл ген деңгейінде полипептидтер синтезінің жылдамдығын арттырады.
Белсенді гендер белгілі бір РНҚ синтезінің жоғарылауын қамтамасыз етеді. Ол ядродан шығып, рибосомаларға барып, жаңа құрылымдық немесе жиырылғыш белоктардың, ферменттердің немесе гормондардың синтезін белсендіреді. Бұл гендердің анаболикалық әсері.
Бұл ретте жасушалардағы ақуыз синтезі өте баяу процесс. Ол жоғары энергия шығындарын және пластик материалды қажет етеді. Тиісінше, гормондар метаболизмді тез басқара алмайды. Олардың негізгі міндеті - ағзадағы жасушалардың өсуін, дифференциациясын және дамуын реттеу.
Бұлшықет жиырылуы
Бұл белоктардың жиырылу функциясының тамаша мысалы. Зерттеу барысында бұлшықет жиырылуының негізі полипептидтің физикалық қасиеттерінің өзгеруі екені анықталды.
Жиырылу қызметін аденозин үшфосфор қышқылымен әрекеттесетін актомиозин ақуызы орындайды. Бұл байланыс миофибрилдердің жиырылуымен бірге жүреді. Мұндай өзара әрекеттесу денеден тыс байқалуы мүмкін.
Мысалы, суға малынған (мацерацияланған) бұлшық ет талшықтары қозғыштығы жоқ, аденозинтрифосфат ерітіндісіне ұшыраса, тірі бұлшықеттердің жиырылуына ұқсас олардың күрт жиырылуы басталады. Бұл тәжірибенің практикалық маңызы зор. Ол бұл фактіні дәлелдейдібұлшықет жиырылуы үшін жиырылғыш ақуыздардың энергияға бай затпен химиялық реакциясы қажет.
Е витаминінің әсері
Бір жағынан ол жасушаішілік негізгі антиоксидант болып табылады. Е дәрумені майларды және басқа оңай тотығатын қосылыстарды тотығудан қорғайды. Сонымен бірге ол электрон тасымалдаушы қызметін атқарады және бөлінген энергияның сақталуымен байланысты тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысады.
Е витаминінің жетіспеушілігі бұлшықет тінінің атрофиясын тудырады: жиырылғыш белок миозиннің құрамы күрт азайып, оның орнын инертті полипептид коллаген басады.
Миозиннің ерекшелігі
Ол негізгі жиырылғыш ақуыздардың бірі болып саналады. Бұл бұлшықет тініндегі полипептидтердің жалпы мазмұнының шамамен 55% құрайды.
Миофибрилдердің жіптері (қалың жіптері) миозиннен тұрады. Молекулада қос спиральді құрылымы бар ұзын фибриллярлық бөлік және бастар (глобулярлы құрылымдар) бар. Миозиннің құрамында 6 суббірлік бар: глобулярлық бөлікте орналасқан 2 ауыр және 4 жеңіл тізбек.
Фибриллярлық аймақтың негізгі міндеті - миозинді жіпшелердің немесе қалың протофибрилдердің шоғырларын түзу қабілеті.
Бастарда АТФазаның белсенді учаскесі және актинді байланыстыру орталығы бар. Бұл ATP гидролизін және актин жіптерімен байланысуын қамтамасыз етеді.
Сұрттар
Актин мен миозиннің қосалқы түрлері:
- Жақпақ және кірпікшелердің динейніқарапайымдылар.
- Эритроциттер мембранасындағы спектрин.
- Перисинаптикалық мембраналардың нейростенині.
Концентрация градиентінде әртүрлі заттардың қозғалысына жауап беретін бактериялық полипептидтерді де актин мен миозиннің сорттарына жатқызуға болады. Бұл процесс химотаксис деп те аталады.
Аденозинтрифосфор қышқылының рөлі
Актомиозин жіптерін қышқыл ерітіндісіне салсаңыз, калий және магний иондарын қоссаңыз, олардың қысқарғанын көруге болады. Бұл жағдайда АТФ ыдырауы байқалады. Бұл құбылыс аденозин үшфосфор қышқылының ыдырауы жиырылғыш ақуыздың физика-химиялық қасиеттерінің өзгеруімен және, демек, бұлшықеттердің жұмысымен белгілі бір байланыста екенін көрсетеді. Бұл құбылысты алғаш рет Сент-Джорджи мен Энгельхардт анықтаған.
АТФ синтезі мен ыдырауы химиялық энергияны механикалық энергияға айналдыру процесінде өте маңызды. Аденозин үшфосфор және креатин фосфор қышқылдарының фосфорсыздануындағы сияқты сүт қышқылының түзілуімен жүретін гликогеннің ыдырауы кезінде оттегінің қатысуы қажет емес. Бұл оқшауланған бұлшықеттің анаэробты жағдайда жұмыс істеу қабілетін түсіндіреді.
Сүт қышқылы және аденозин үшфосфор және креатинфосфор қышқылдарының ыдырауы кезінде түзілетін өнімдер анаэробты ортада жұмыс істегенде шаршаған бұлшықет талшықтарында жиналады. Нәтижесінде заттардың қоры таусылады, олардың бөлінуі кезінде қажетті энергия бөлінеді. Шаршаған бұлшықетті оттегі бар ортаға қойса, ол боладыоны тұтыныңыз. Сүт қышқылының бір бөлігі тотыға бастайды. Нәтижесінде су мен көмірқышқыл газы пайда болады. Бөлінген энергия ыдырау өнімдерінен креатин-фосфор, аденозин үшфосфор қышқылдары және гликогенді қайта синтездеуге жұмсалады. Осының арқасында бұлшықет қайтадан жұмыс істеу қабілетіне ие болады.
Скелеттік бұлшықет
Полипептидтердің жеке қасиеттерін олардың атқаратын қызметтерінің мысалымен, яғни күрделі әрекеттерге қосқан үлесімен ғана түсіндіруге болады. Ақуыз бен мүше қызметі арасында корреляция анықталған бірнеше құрылымдардың ішінде қаңқа бұлшықеті ерекше назар аударуды қажет етеді.
Оның жасушасы жүйке импульстарымен (мембранаға бағытталған сигналдар) белсендіріледі. Молекулалық тұрғыдан жиырылу актин, миозин және Mg-ATP арасындағы мерзімді өзара әрекеттесу арқылы көлденең көпірлердің айналуына негізделген. Кальцийді байланыстыратын белоктар мен Ca иондары эффекторлар мен жүйке сигналдары арасында медиатор ретінде әрекет етеді.
Медиация «қосу/өшіру» импульстарына жауап беру жылдамдығын шектейді және өздігінен жиырылудың алдын алады. Сонымен қатар қанатты жәндіктердің маховик бұлшықет талшықтарының кейбір тербелістері (флюктуациялары) иондармен немесе соған ұқсас төмен молекулалы қосылыстармен емес, тікелей жиырылғыш ақуыздармен бақыланады. Осының арқасында белсендірілгеннен кейін өздігінен жүретін өте жылдам жиырылуы мүмкін.
Полипептидтердің сұйық кристалдық қасиеттері
Бұлшық ет талшықтарын қысқартқандапротофибрилдер түзетін тордың периоды өзгереді. Жұқа жіптердің торы қалың элементтердің құрылымына енгенде, тетрагональды симметрия алтыбұрыштымен ауыстырылады. Бұл құбылысты сұйық кристалдық жүйедегі полиморфты ауысу деп санауға болады.
Механохимиялық процестердің ерекшеліктері
Олар химиялық энергияның механикалық энергияға айналуына дейін қайнатылады. Митохондриялық жасуша мембраналарының АТФ-аза белсенділігі қаңқа бұлшықеттерінің иозиндік жүйесінің актісіне ұқсас. Жалпы белгілер олардың механикохимиялық қасиеттерінде де байқалады: олар АТФ әсерінен азаяды.
Демек, митохондриялық мембраналарда жиырылғыш ақуыз болуы керек. Және ол шынымен де сонда. Жиырылғыш полипептидтердің митохондриялық механикохимияға қатысатыны анықталды. Дегенмен, фосфатидилинозитол да (мембраналық липид) процестерде маңызды рөл атқаратыны белгілі болды.
Қосымша
Миозин ақуызының молекуласы әртүрлі бұлшықеттердің жиырылуына ықпал етіп қана қоймайды, сонымен қатар басқа жасушаішілік процестерге де қатыса алады. Бұл, атап айтқанда, органеллалардың қозғалысы, актин жіптерінің мембраналарға қосылуы, цитоскелеттің қалыптасуы мен жұмыс істеуі және т.б.. Әрқашан дерлік молекула екінші негізгі жиырылғыш болып табылатын актинмен бір немесе басқа жолмен әрекеттеседі. ақуыз.
Фосфор қышқылының қалдығы АТФ-дан бөлінген кезде бөлінетін химиялық энергияның әсерінен актомозин молекулалары ұзындықты өзгерте алатыны дәлелденді. Басқаша айтқанда, бұл процессбұлшықеттің жиырылуына әкеледі.
АТФ жүйесі осылайша химиялық энергияның өзіндік аккумуляторы ретінде әрекет етеді. Қажет болса, ол актомиозин арқылы тікелей механикалық түрге айналады. Сонымен бірге басқа элементтердің өзара әрекеттесу процестеріне тән аралық кезең - жылу энергиясына ауысу жоқ.
