Velký počet organických látek, které tvoří živou buňku, se vyznačuje velkými molekulovými velikostmi a jsou biopolymery. Patří sem bílkoviny, které tvoří 50 až 80 % sušiny celé buňky. Proteinové monomery jsou aminokyseliny, které jsou navzájem spojeny peptidovými vazbami. Proteinové makromolekuly mají několik úrovní organizace a plní v buňce řadu důležitých funkcí: stavební, ochranné, katalytické, motorické atd. V našem článku se budeme zabývat strukturními rysy peptidů a také uvedeme příklady globulárních a fibrilárních proteinů. které tvoří lidské tělo.
Tvary organizace polypeptidových makromolekul
Zbytky aminokyselin jsou postupně navzájem spojeny silnými kovalentními vazbami tzv.peptid. Jsou poměrně pevné a udržují primární strukturu proteinu ve stabilním stavu, který má formu řetězce. Sekundární forma nastává, když je polypeptidový řetězec stočen do alfa šroubovice. Je stabilizován dodatečně vznikajícími vodíkovými vazbami. Terciární neboli nativní konfigurace má zásadní význam, protože většina globulárních proteinů v živé buňce má právě takovou strukturu. Spirála je balena ve formě koule nebo globule. Jeho stabilita je způsobena nejen vznikem nových vodíkových vazeb, ale také tvorbou disulfidových můstků. Vznikají v důsledku interakce atomů síry, které tvoří aminokyselinu cystein. Důležitou roli při tvorbě terciární struktury hrají hydrofilní a hydrofobní interakce mezi skupinami atomů v rámci peptidové struktury. Pokud se globulární protein spojí se stejnými molekulami prostřednictvím neproteinové složky, například kovového iontu, vznikne kvartérní konfigurace - nejvyšší forma organizace polypeptidu.
Fibrilární proteiny
Stahovací, motorické a stavební funkce v buňce vykonávají proteiny, jejichž makromolekuly vypadají jako tenká vlákna – fibrily. Polypeptidy, které tvoří vlákna kůže, vlasů a nehtů, jsou klasifikovány jako fibrilární druhy. Nejznámější z nich jsou kolagen, keratin a elastin. Nerozpouštějí se ve vodě, ale mohou v ní bobtnat a vytvářet lepkavou a viskózní hmotu. Peptidy lineární struktury jsou také součástí filament štěpného vřeténka, tvořící mitotický aparát buňky. Oni jsoupřipojit k chromozomům, stáhnout je a natáhnout je k pólům buňky. Tento proces je pozorován v anafázi mitózy - dělení somatických buněk těla, stejně jako v redukčních a rovnicových fázích dělení zárodečných buněk - meióze. Na rozdíl od globulárního proteinu jsou fibrily schopny se rychle natáhnout a stáhnout. Řasinky brvitých střevíců, bičíky euglena green nebo jednobuněčné řasy - chlamydomonas jsou stavěny z fibril a plní funkce pohybu u nejjednodušších organismů. Kontrakce svalových bílkovin - aktinu a myosinu, které jsou součástí svalové tkáně, určují různé pohyby kosterních svalů a udržují svalovou kostru lidského těla.
Struktura globulárních proteinů
Peptidy - nosiče molekul různých látek, ochranné proteiny - imunoglobuliny, hormony - to je neúplný výčet proteinů, jejichž terciární struktura má tvar kuličky - globule. V krvi jsou určité bílkoviny, které mají na svém povrchu určité oblasti – aktivní centra. S jejich pomocí poznají a navážou na sebe molekuly biologicky aktivních látek produkovaných žlázami smíšené a vnitřní sekrece. Pomocí globulárních proteinů jsou do určitých buněk lidského těla dodávány hormony štítné žlázy a pohlavních žláz, nadledvinek, brzlíku a hypofýzy, které jsou vybaveny speciálními receptory pro jejich rozpoznání.
Membránové polypeptidy
Model fluidní mozaiky struktury buněčných membrán je nejlépe přizpůsoben jejich důležitým funkcím: bariéra,receptor a transport. V něm obsažené proteiny provádějí transport iontů a částic určitých látek, jako je glukóza, aminokyseliny atd. Vlastnosti globulárních nosných proteinů lze studovat například pomocí sodno-draselné pumpy. Provádí přechod iontů z buňky do mezibuněčného prostoru a naopak. Sodné ionty se neustále pohybují do středu buněčné cytoplazmy a draselné kationty se neustále pohybují ven z buňky. Porušení požadované koncentrace těchto iontů vede k buněčné smrti. Aby se této hrozbě zabránilo, je do buněčné membrány zabudován speciální protein. Struktura globulárních proteinů je taková, že nesou kationty Na+ a K+proti koncentračnímu gradientu využívajícímu energii kyseliny adenosintrifosforečné.
Struktura a funkce inzulínu
Rozpustné proteiny kulovité struktury, které jsou v terciární formě, působí v lidském těle jako regulátory metabolismu. Inzulin je produkován beta buňkami Langerhansových ostrůvků a kontroluje hladinu glukózy v krvi. Skládá se ze dvou polypeptidových řetězců (α- a β-formy) spojených několika disulfidovými můstky. Jde o kovalentní vazby, které vznikají mezi molekulami aminokyseliny obsahující síru – cysteinu. Hormon slinivky břišní sestává hlavně z uspořádané sekvence aminokyselinových jednotek organizovaných ve formě alfa šroubovice. Jeho malá část má formu β-struktury a aminokyselinových zbytků bez striktní orientace v prostoru.
Hemoglobin
Klasický příklad globulárních peptidůProtein v krvi, který způsobuje červenou barvu krve, je hemoglobin. Protein obsahuje čtyři polypeptidové oblasti ve formě alfa a beta helixů, které jsou spojeny nebílkovinnou složkou – hemem. Je reprezentován iontem železa, který váže polypeptidové řetězce do jednoho potvrzení souvisejícího s kvartérní formou. Částice kyslíku jsou připojeny k molekule proteinu (v této formě se nazývá oxyhemoglobin) a poté transportovány do buněk. To zajišťuje normální průběh disimilačních procesů, protože za účelem získání energie buňka oxiduje organické látky, které do ní vstoupily.
Úloha krevních bílkovin při transportu plynů
Kromě kyslíku je hemoglobin schopen vázat také oxid uhličitý. Oxid uhličitý vzniká jako vedlejší produkt katabolických buněčných reakcí a musí být z buněk odstraněn. Pokud vdechovaný vzduch obsahuje oxid uhelnatý - oxid uhelnatý, je schopen vytvořit pevnou vazbu s hemoglobinem. V tomto případě bezbarvá toxická látka bez zápachu v procesu dýchání rychle proniká do buněk těla a způsobuje otravu. Na vysoké koncentrace oxidu uhelnatého jsou zvláště citlivé struktury mozku. Dochází k paralýze dýchacího centra umístěného v prodloužené míše, což vede k smrti udušením.
V našem článku jsme zkoumali strukturu, strukturu a vlastnosti peptidů a také jsme uvedli příklady globulárních proteinů, které plní řadu důležitých funkcí v lidském těle.
