Back to the topics list

proteini

ciljevi učenja

Proteini su jedna od najzastupljenijih organskih molekula u živim sustavima i imaju najrazličitiji raspon funkcija od svih makromolekula. U ovoj lekciji učit ćemo o

1. Što su proteini?
2. Struktura proteina: primarna, sekundarna, tercijarna i kvartarna
3. Različite vrste proteina

ŠTO SU PROTEINI?

Mogu se definirati kao mješoviti polimeri visoke molekularne težine α-aminokiselina spojenih zajedno peptidnom vezom (-CO-NH-). Proteini su glavni sastojci svih živih tvari. Sadrže ugljik, vodik, dušik i sumpor, a neki sadrže i fosfor.

Biljke mogu sintetizirati sve aminokiseline; životinje ne mogu, iako su sve neophodne za život.

KOJA JE STRUKTURA PROTEINA?

Funkcija proteina ovisi o njihovoj strukturi. Oni su biopolimeri koji se sastoje od jednog ili više nizova aminokiselinskih ostataka spojenih od glave do repa preko peptidnih veza. Svaki niz se savija u 3-dimenzionalnu strukturu. Postoje četiri razine strukture proteina:

1. Primarna struktura – linearni (ravni lanac) aminokiselinski slijed koji tvori polipeptid. Ponekad se lanac može povezati jedan s drugim s dva atoma sumpora (S), te se veze nazivaju disulfidni most.
2. Sekundarna struktura – strukture stabilizirane vodikovim vezama između C=O i NH skupina različitih peptidnih veza
3. Tercijarna struktura – strukture stabilizirane interakcijama između bočnih lanaca aminokiselina na jednom polipeptidu
4. Kvartarna struktura – spajanje više polipeptidnih podjedinica kako bi se formirao funkcionalni protein

Primarnu strukturu drže zajedno kovalentne veze, koje se stvaraju tijekom procesa translacije. Proces kojim se formiraju više strukture naziva se preklapanje proteina i posljedica je primarne strukture. Iako svaki jedinstveni polipeptid može imati više od jedne stabilne presavijene konformacije, svaka konformacija ima vlastitu biološku aktivnost i samo se jedna konformacija smatra aktivnom ili prirodnom konformacijom.

Ako regija proteina ima bilo kakvu sekundarnu strukturu, to je ili alfa spirala ili beta-list. Niz se dalje presavija u veće trodimenzionalne strukture koje zajedno drže vodikove veze, hidrofobne interakcije i/ili disulfidne veze.

Proteini su općenito velike molekule, ponekad imaju molekulsku masu do 3 000 000. Takvi dugi lanci aminokiselina gotovo se univerzalno nazivaju proteinima, ali kraći nizovi aminokiselina nazivaju se polipeptidima, peptidima ili vrlo rijetko oligopeptidima.

Proteini mogu postojati samo u svom aktivnom ili prirodnom stanju, u malom rasponu pH vrijednosti i pod uvjetima otopine s minimalnom količinom elektrolita, jer mnogi proteini neće ostati u otopini u destiliranoj vodi. Za protein koji izgubi svoje izvorno stanje kaže se da je denaturiran. Denaturirani proteini općenito nemaju sekundarnu strukturu osim nasumične zavojnice. Protein u svom prirodnom stanju često se opisuje kao presavijen.

KOJE SU RAZLIČITI VRSTE PROTEINA?

1. Kontraktilni proteini

Aktin i miozin koštanog sustava dva su primjera kontraktilnih proteina. Oni su odgovorni za kontrakciju i kretanje mišića. Aktin kontrolira kontrakciju mišića, kao i staničnu kretnju i procese diobe. Miozin opskrbljuje energijom zadaće koje obavlja aktin.

2. Transportni proteini

Oni vežu i prenose specifične molekule ili ione iz jednog organa u drugi. Na primjer, hemoglobin je odgovoran za transport kisika kroz krv putem crvenih krvnih stanica; citokromi djeluju u lancu prijenosa elektrona kao protein prijenosnik elektrona; lipoproteini u krvnoj plazmi prenose lipide iz jetre u druge organe. Postoje i druge vrste transportnih proteina u plazma membranama i intracelularnim membranama svih organizama koji vežu i transportiraju glukozu i aminokiseline kroz membranu.

3. Strukturni proteini

Ovi proteini služe kao potporni filamenti, kabeli ili listovi da biološkim strukturama daju snagu ili zaštitu. Kolagen je vlaknasti protein koji čini glavnu komponentu tetiva i hrskavice. Koža je gotovo čisti kolagen. Elastin prisutan u ligamentima također je strukturni protein. Keratin je prisutan u kosi, noktima i perju; fibroin u svilenim vlaknima i paukovoj mreži; resilin u šarkama krila nekih insekata – svi su kolagen visoke elastičnosti.

4. Skladištenje proteina

One služe kao biološke rezerve metalnih iona i aminokiselina koje koriste organizmi. Hranjive tvari i proteini za skladištenje nalaze se u sjemenu biljaka, bjelanjcima i mlijeku. Na primjer, kazein i ovalbumin su proteini za skladištenje koji pohranjuju aminokiseline u životinja – kazein glavni protein mlijeka i ovalbumin glavni protein bjelanjka jajeta; prolamin gliadin (komponenta glutena) je protein za pohranu u pšenici, a feritin je protein za pohranu koji pohranjuje željezo (komponenta hemoglobina).

5. Obrambeni proteini

To su specijalizirani proteini koji brane tijelo od antigena ili stranih napadača i tako štite tijelo od ozljeda. Imunoglobulini ili antitijela su specijalizirani proteini koje stvaraju limfociti ili kralježnjaci; identificiraju i brane od bakterija, virusa i drugih stranih uljeza u krvi. Fibrinogen i trombin su proteini za zgrušavanje krvi koji sprječavaju gubitak krvi kada je vaskularni sustav ozlijeđen.

6. Regulatorni proteini

Oni pomažu u regulaciji stanične ili fiziološke aktivnosti. Hormoni su primjer regulatornih proteina. Na primjer, inzulin, oksitocin i somatotropin. Inzulin regulira metabolizam glukoze, oksitocin potiče kontrakcije tijekom poroda, a somatotropin je hormon rasta koji potiče proizvodnju proteina u mišićnim stanicama.