البروتينات هي واحدة من أكثر الجزيئات العضوية وفرة في الأنظمة الحية ولديها مجموعة متنوعة من الوظائف لجميع الجزيئات الكبيرة. سنتعلم في هذا الدرس
ما هي البروتينات؟
يمكن تعريفها على أنها البوليمرات المختلطة ذات الوزن الجزيئي العالي للأحماض الأمينية ألفا المرتبطة مع ارتباط الببتيد (-CO-NH-). البروتينات هي المكونات الرئيسية لجميع المواد الحية. تحتوي على الكربون والهيدروجين والنيتروجين والكبريت وبعضها يحتوي أيضًا على الفوسفور.
يمكن للنباتات توليف جميع الأحماض الأمينية. لا تستطيع الحيوانات ، على الرغم من أنها كلها ضرورية للحياة.
ما هو هيكل البروتينات؟
تعتمد وظيفة البروتينات على تركيبها. وهي عبارة عن بوليمرات حيوية تتكون من سلسلة واحدة أو أكثر من بقايا الأحماض الأمينية المرتبطة من الرأس إلى الذيل عبر روابط الببتيد. يتم طي كل سلسلة إلى هيكل ثلاثي الأبعاد. هناك أربعة مستويات من بنية البروتين:
يتم الاحتفاظ بالبنية الأساسية معًا بواسطة روابط تساهمية ، والتي تتم أثناء عملية الترجمة. العملية التي يتم من خلالها تكوين الهياكل العليا تسمى طي البروتين وهي نتيجة للبنية الأولية. على الرغم من أن أي بولي ببتيد فريد قد يحتوي على أكثر من تشكيل مطوي مستقر ، فإن كل تشكيل له نشاطه البيولوجي الخاص به ، ويعتبر التشكل الوحيد هو التشكل النشط أو الأصلي.
إذا كانت منطقة البروتين تحتوي على أي بنية ثانوية ، فهي إما حلزون ألفا أو ورقة بيتا. يتم طي السلسلة بشكل أكبر في هياكل ثلاثية الأبعاد أكبر يتم ربطها معًا بواسطة روابط هيدروجينية ، وتفاعلات مسعورة و / أو روابط ثنائي كبريتيد.
البروتينات عبارة عن جزيئات كبيرة بشكل عام ، وأحيانًا تحتوي على كتل جزيئية تصل إلى 3،000،000. يشار إلى هذه السلاسل الطويلة من الأحماض الأمينية على نطاق عالمي تقريبًا بالبروتينات ، لكن يشار إلى سلاسل أقصر من الأحماض الأمينية باسم polypeptides أو peptides أو نادرًا جدًا oligopeptides.
قد توجد البروتينات فقط في حالتها النشطة أو الأصلية ، في نطاق صغير من قيم الأس الهيدروجيني وتحت ظروف المحلول مع الحد الأدنى من كمية الشوارد ، لأن العديد من البروتينات لن تبقى في محلول في الماء المقطر. ويقال أن البروتين الذي يفقد دولته الأصلية يتعرض للتحريف. لا تحتوي البروتينات المشوهة عمومًا على بنية ثانوية بخلاف الملف العشوائي. غالبًا ما يوصف البروتين في حالته الأصلية بأنه مطوي.
ما هي أنواع البروتينات المختلفة؟
1. البروتينات المتقلصة
الأكتين والميوسين في الهيكل العظمي هما مثالان على البروتينات المتقلصة. هذه مسؤولة عن تقلص العضلات وحركتها. يتحكم الأكتين في انقباض العضلات بالإضافة إلى الحركة الخلوية وعمليات الانقسام. يوفر الميوسين الطاقة للمهام التي يقوم بها الأكتين.
2. بروتينات النقل
فهي ترتبط وتحمل جزيئات أو أيونات محددة من عضو إلى آخر. على سبيل المثال ، الهيموجلوبين مسؤول عن نقل الأكسجين عبر الدم عن طريق خلايا الدم الحمراء. تعمل السيتوكرومات في سلسلة نقل الإلكترونات كبروتين ناقل للإلكترون ؛ البروتينات الدهنية في بلازما الدم تحمل الدهون من الكبد إلى الأعضاء الأخرى. هناك أنواع أخرى من بروتينات النقل في أغشية البلازما والأغشية داخل الخلايا لجميع الكائنات التي تربط وتنقل الجلوكوز والأحماض الأمينية عبر الغشاء.
3. البروتينات الهيكلية
تعمل هذه البروتينات بمثابة خيوط أو كبلات أو صفائح داعمة لإعطاء الهياكل الحيوية القوة أو الحماية. الكولاجين هو بروتين ليفي يشكل المكون الرئيسي للأوتار والغضاريف. جلد الكولاجين النقي تقريبا. الإيلاستين الموجود في الأربطة هو أيضًا بروتين هيكلي. الكيراتين موجود في الشعر والأظافر والريش. الفيبرين في ألياف الحرير وشبكات العنكبوت ؛ راتنج في مفاصل الجناح لبعض الحشرات - كلها الكولاجين مع مرونة عالية.
4. تخزين البروتينات
هذه بمثابة احتياطيات بيولوجية من أيونات المعادن والأحماض الأمينية التي تستخدمها الكائنات الحية. تم العثور على بروتينات المغذيات والتخزين في بذور النباتات ، بياض البيض ، والحليب. على سبيل المثال ، الكازين والبيضاوي هي بروتينات التخزين التي تخزن الأحماض الأمينية في الحيوانات - الكازين هو البروتين الرئيسي للحليب والبيضاوي البروتين الرئيسي لبيض البيض. البرولامين جلادين (أحد مكونات الغلوتين) هو بروتين التخزين في القمح ، والفيريتين هو بروتين تخزين يخزن الحديد (مكون الهيموغلوبين).
5. بروتينات الدفاع
هذه بروتينات متخصصة تدافع عن الجسم ضد المستضدات أو الغزاة الأجانب وبالتالي تحمي الجسم من الإصابة. الغلوبولين المناعي أو الأجسام المضادة هي بروتينات متخصصة تصنعها اللمفاويات أو الفقاريات ؛ يتعرفون على البكتيريا والفيروسات والمتسللين الأجانب الآخرين في الدم ويدافعون عنها. الفيبرينوجين والثرومبين عبارة عن بروتينات تخثر الدم تمنع فقدان الدم عند إصابة نظام الأوعية الدموية.
6. البروتينات التنظيمية
هذه تساعد على تنظيم النشاط الخلوي أو الفسيولوجي. الهرمونات هي مثال للبروتينات التنظيمية. على سبيل المثال ، الأنسولين والأوكسيتوسين والسوماتوتروبين. ينظم الأنسولين استقلاب الجلوكوز ، ويحفز الأوكسيتوسين التقلصات أثناء الولادة ، والسوماتوتروبين هو هرمون النمو الذي يحرض على إنتاج البروتين في خلايا العضلات.
