پروتئین‌ها یکی از فراوان‌ترین مولکول‌های آلی در سیستم‌های زنده هستند و متنوع‌ترین طیف عملکردی را در بین همه ماکرومولکول‌ها دارند. در این درس با این موضوع آشنا خواهیم شد
پروتئین ها چیست؟
آنها ممکن است به عنوان پلیمرهای مخلوط با وزن مولکولی بالا از اسیدهای آمینه α که با پیوند پپتیدی (-CO-NH-) به هم متصل شده اند تعریف شوند. پروتئین ها اجزای اصلی همه مواد زنده هستند. آنها حاوی کربن، هیدروژن، نیتروژن و گوگرد و برخی حاوی فسفر نیز هستند.
گیاهان می توانند تمام اسیدهای آمینه را سنتز کنند. حیوانات نمی توانند، حتی اگر همه آنها برای زندگی ضروری هستند.
ساختار پروتئین ها چیست؟
عملکرد پروتئین ها به ساختار آنها بستگی دارد. آنها پلیمرهای زیستی هستند متشکل از یک یا چند رشته از بقایای اسید آمینه که از طریق پیوندهای پپتیدی سر به دم متصل شده اند. هر رشته به یک ساختار 3 بعدی تا می شود. چهار سطح ساختار پروتئین وجود دارد:
ساختار اولیه توسط پیوندهای کووالانسی که در طول فرآیند ترجمه ایجاد می شوند، کنار هم نگه داشته می شود. فرآیندی که در آن ساختارهای بالاتر تشکیل می شوند، تاخوردگی پروتئین نامیده می شود و نتیجه ساختار اولیه است. اگرچه هر پلی پپتید منحصر به فرد ممکن است بیش از یک ترکیب تاخورده پایدار داشته باشد، اما هر ترکیب دارای فعالیت بیولوژیکی خاص خود است و تنها یک ترکیب به عنوان ترکیب فعال یا بومی در نظر گرفته می شود.
اگر ناحیه ای از پروتئین دارای ساختار ثانویه باشد، آن یک مارپیچ آلفا یا صفحه بتا است. این ریسمان بیشتر به ساختارهای سه بعدی بزرگتر تبدیل می شود که توسط پیوندهای هیدروژنی، برهمکنش های آبگریز و/یا پیوندهای دی سولفیدی به هم متصل می شوند.
پروتئین ها عموماً مولکول های بزرگی هستند و گاهی اوقات دارای جرم مولکولی تا 3000000 می باشند. چنین زنجیره های بلندی از اسیدهای آمینه تقریباً در سراسر جهان به عنوان پروتئین نامیده می شوند، اما رشته های کوتاه تر اسیدهای آمینه به عنوان پلی پپتید، پپتید یا به ندرت الیگوپپتید نامیده می شوند.
پروتئین ها ممکن است فقط در حالت فعال یا بومی خود، در محدوده کمی از مقادیر pH و در شرایط محلول با حداقل مقدار الکترولیت وجود داشته باشند، زیرا بسیاری از پروتئین ها در محلول در آب مقطر باقی نمی مانند. به پروتئینی که حالت اصلی خود را از دست می دهد، دناتوره می گویند. پروتئین های دناتوره شده معمولاً ساختار ثانویه ای جز یک سیم پیچ تصادفی ندارند. یک پروتئین در حالت اصلی خود اغلب به صورت تاخورده توصیف می شود.
انواع مختلف پروتئین ها کدامند؟
1. پروتئین های انقباضی
اکتین و میوزین سیستم اسکلتی دو نمونه از پروتئین های انقباضی هستند. اینها مسئول انقباض و حرکت عضلات هستند. اکتین انقباض عضلانی و همچنین حرکت سلولی و فرآیندهای تقسیم را کنترل می کند. میوزین انرژی را برای وظایف انجام شده توسط اکتین تامین می کند.
2. انتقال پروتئین
آنها مولکول ها یا یون های خاصی را از یک اندام به اندام دیگر می بندند و حمل می کنند. به عنوان مثال، هموگلوبین مسئول انتقال اکسیژن از طریق خون از طریق گلبول های قرمز است. سیتوکروم ها در زنجیره انتقال الکترون به عنوان پروتئین حامل الکترون عمل می کنند. لیپوپروتئین های موجود در پلاسمای خون، لیپیدها را از کبد به سایر اندام ها حمل می کنند. انواع دیگری از پروتئین های حمل و نقل در غشای پلاسما و غشای درون سلولی همه موجودات وجود دارد که گلوکز و اسیدهای آمینه را به غشاء متصل کرده و انتقال می دهند.
3. پروتئین های ساختاری
این پروتئین‌ها به‌عنوان رشته‌ها، کابل‌ها یا ورقه‌های پشتیبان عمل می‌کنند تا ساختارهای بیولوژیکی را استحکام یا محافظت کنند. کلاژن یک پروتئین فیبری است که جزء اصلی تاندون ها و غضروف ها را تشکیل می دهد. چرم تقریبا کلاژن خالص است. الاستین موجود در رباط ها نیز یک پروتئین ساختاری است. کراتین در مو، ناخن و پر وجود دارد. فیبروئین در الیاف ابریشم و تار عنکبوت؛ رسیلین در لولاهای بال برخی از حشرات - همه کلاژن با خاصیت ارتجاعی بالا هستند.
4. پروتئین های ذخیره سازی
اینها به عنوان ذخایر بیولوژیکی یون های فلزی و اسیدهای آمینه ای عمل می کنند که توسط ارگانیسم ها استفاده می شود. مواد مغذی و پروتئین های ذخیره ای در دانه های گیاهی، سفیده تخم مرغ و شیر یافت می شوند. به عنوان مثال، کازئین و اووالبومین پروتئین های ذخیره ای هستند که اسیدهای آمینه را در حیوانات ذخیره می کنند - کازئین پروتئین اصلی شیر و اووالبومین پروتئین اصلی سفیده تخم مرغ. پرولامین گلیادین (جزئی از گلوتن) پروتئین ذخیره‌ای در گندم است و فریتین پروتئین ذخیره‌ای است که آهن (جزء هموگلوبین) را ذخیره می‌کند.
5. پروتئین های دفاعی
اینها پروتئین های تخصصی هستند که از بدن در برابر آنتی ژن ها یا مهاجمان خارجی دفاع می کنند و در نتیجه بدن را از آسیب محافظت می کنند. ایمونوگلوبولین ها یا آنتی بادی ها پروتئین های تخصصی ساخته شده توسط لنفوسیت ها یا مهره داران هستند. آنها باکتری ها، ویروس ها و سایر عوامل خارجی موجود در خون را شناسایی کرده و از آنها دفاع می کنند. فیبرینوژن و ترومبین پروتئین های لخته کننده خون هستند که از از دست دادن خون در هنگام آسیب دیدگی سیستم عروقی جلوگیری می کنند.
6. پروتئین های تنظیم کننده
اینها به تنظیم فعالیت سلولی یا فیزیولوژیکی کمک می کنند. هورمون ها نمونه ای از پروتئین های تنظیم کننده هستند. به عنوان مثال، انسولین، اکسی توسین و سوماتوتروپین. انسولین متابولیسم گلوکز را تنظیم می کند، اکسی توسین انقباضات را در هنگام زایمان تحریک می کند و سوماتوتروپین یک هورمون رشد است که تولید پروتئین در سلول های عضلانی را تحریک می کند.
