गठन, विज्ञान
प्रोटीन: संरचना और समारोह। प्रोटीन के गुणों
के रूप में जाना जाता है, प्रोटीन - हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति का आधार। Oparin-हाल्डेन के सिद्धांत के अनुसार coacervate गिरावट थी, पेप्टाइड्स के अणुओं से मिलकर, यह जीवित प्राणियों की उत्पत्ति का आधार बन गया है। पौधों, पशुओं, सूक्ष्मजीवों, कवक, वायरस: यह कोई संदेह नहीं है क्योंकि बायोमास के किसी भी सदस्य की आंतरिक संरचना के विश्लेषण से पता चलता है कि इन पदार्थों सब कुछ है। और वे प्रकृति और macromolecular में बहुत विविधता है।
इन चार संरचनाओं के नाम, वे पर्याय बन गया है:
- प्रोटीन;
- प्रोटीन;
- polypeptides;
- पेप्टाइड्स।
प्रोटीन अणुओं
उनकी संख्या सही मायने में बेहिसाब है। इस मामले में, प्रोटीन अणुओं के सभी दो प्रमुख समूहों में विभाजित किया जा सकता है:
- सरल - केवल एमिनो एसिड पेप्टाइड बांडों द्वारा शामिल हो गए दृश्यों से मिलकर बनता है;
- जटिल - संरचना और एक प्रोटीन की संरचना अतिरिक्त protolytic (कृत्रिम) समूहों, भी कहा जाता है सहकारकों की विशेषता है।
इस मामले में, जटिल अणुओं भी अपने स्वयं के वर्गीकरण की है।
पदक्रम जटिल पेप्टाइड्स
- ग्लाइकोप्रोटीन - बारीकी से प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट यौगिकों जुड़े हुए हैं। अणु की संरचना बुना कृत्रिम समूहों mucopolysaccharides।
- लाइपोप्रोटीन - प्रोटीन और लिपिड की एक जटिल यौगिक।
- Metalloproteins - एक कृत्रिम समूह के रूप में धातु आयनों (लोहा, मैंगनीज, तांबा, और अन्य) कर रहे हैं।
- Nucleoproteins - प्रतिक्रिया प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड (डीएनए, आरएनए)।
- Fosfoproteidy - प्रोटीन की रचना और एक अवशेषों फॉस्फोरिक एसिड की।
- Chromoproteids - बहुत metalloproteins के समान है, लेकिन एक तत्व है कि कृत्रिम समूह का हिस्सा है एक रंगीन जटिल है (लाल - हीमोग्लोबिन, हरी - क्लोरोफिल, और इतने पर)।
प्रत्येक समूह संरचना पर चर्चा की और प्रोटीन के गुणों अलग हैं। कार्यों है कि वे करते हैं, और अणु के प्रकार पर निर्भर करती है।
प्रोटीन की रासायनिक संरचना
विशिष्ट बांड पेप्टाइड बुलाया जुड़े अमीनो अम्ल अवशेषों का एक लंबा, बड़े पैमाने पर श्रृंखला - इस दृष्टिकोण प्रोटीन से। की ओर से संरचनाओं एसिड शाखा रवाना - कण। अणु की यह संरचना XXI सदी की शुरुआत में E फ़िस्चर द्वारा की खोज की थी।
बाद में, प्रोटीन, संरचना और प्रोटीन के समारोह और अधिक विस्तार से अध्ययन किया गया है। यह स्पष्ट है कि अमीनो एसिड पेप्टाइड संरचना, 20 के कुल का गठन हो गया है, लेकिन वे इस प्रकार अलग अलग तरीकों से जोड़ा जा सकता है। इसलिए पॉलीपेप्टाइड संरचनाओं की विविधता। इसके अलावा, जीवन और अपने कार्यों के निष्पादन की प्रक्रिया में प्रोटीन रासायनिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरना करने में सक्षम हैं। नतीजतन, वे संरचना बदलने के लिए, और वहाँ काफी कनेक्शन के एक नए प्रकार है।
पेप्टाइड बॉन्ड तोड़ने के लिए, यानी, श्रृंखला के प्रोटीन संरचना को बाधित बहुत सख्त शर्तों (उच्च तापमान, एसिड या क्षारीय उत्प्रेरक) से चुना जाना चाहिए। यह उच्च शक्ति की वजह से है सहसंयोजक बंध की पेप्टाइड समूह में, अणु, अर्थात् में।
प्रयोगशाला में प्रोटीन संरचना का पता लगाने Biuret प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है - पॉलीपेप्टाइड पर प्रभाव हाल में उपजी हाइड्रॉक्साइड, तांबा (द्वितीय)। पेप्टाइड समूह और तांबे आयनों के परिसर में एक उज्ज्वल बैंगनी रंग प्रदान करता है।
चार बुनियादी संरचनात्मक संगठन, जिनमें से प्रत्येक प्रोटीन की संरचना के अपने स्वयं के लक्षण है कर रहे हैं।
संगठन के स्तर: प्राथमिक संरचना
जैसा कि ऊपर उल्लेख, पेप्टाइड - समावेशन, सह एंजाइमों के साथ एमिनो एसिड अवशेष एक दृश्य, या उनके बिना। तो अणु, जो स्वाभाविक है की प्राथमिक संरचना इस फोन, बेशक, यह सच अमीनो पेप्टाइड बांडों, और कुछ नहीं से जुड़े हुए एसिड है। यही कारण है, पॉलीपेप्टाइड रैखिक संरचना है। इस तरह के प्रोटीन के इस विशेष संरचना में - कि में एसिड के इस संयोजन प्रोटीन अणु के कार्यों के निष्पादन के लिए महत्वपूर्ण है। इन सुविधाओं के लिए धन्यवाद न केवल पेप्टाइड पहचान करने के लिए, लेकिन यह भी, गुण और एक पूरी तरह से नए की भूमिका की भविष्यवाणी करने के लिए अभी तक अनदेखा रूप में संभव है। इंसुलिन, पेप्सिन, काइमोट्रिप्सिन, और दूसरों - प्राकृतिक प्राथमिक संरचना होने पेप्टाइड्स, के उदाहरण।
माध्यमिक रचना
संरचना और इस श्रेणी में प्रोटीन के गुणों थोड़ा-बहुत भिन्न। इस तरह की एक संरचना प्रकृति पर शुरू में गठित किया जा सकता है या जब कठोर प्राथमिक हाइड्रोलिसिस, तापमान या अन्य शर्तों के अधीन।
इस रचना तीन किस्में हैं:
- चिकना, नियमित रूप से, stereoregular कॉयल अमीनो अम्ल अवशेषों कि कोर कनेक्शन धुरी के चारों ओर मुड़ रहे हैं का निर्माण किया। केवल एक साथ आयोजित हाइड्रोजन बांड द्वारा एक पेप्टाइड की ऑक्सीजन समूह और अन्य हाइड्रोजन के बीच हो रहा। जिसमें संरचना तथ्य यह है कि बारी-बारी से समान रूप से हर 4 स्तर दोहराया की वजह से सही है। इस तरह की एक संरचना दोनों बाएं हाथ और pravozakruchennoy हो सकता है। लेकिन में सबसे अधिक जाना जाता प्रोटीन isomer predominates dextrorotatory। इस तरह की रचना अल्फा संरचनाओं कहा जाता है।
- रचना और निम्न प्रकार के प्रोटीन की संरचना है कि में पिछले एक हाइड्रोजन बांड अणु के शेष के एक तरफ की ओर से खड़े पक्ष के बीच का गठन नहीं कर रहे हैं और दोनों के बीच काफी हद तक हटा दिया, जिसमें एक पर्याप्त रूप से बड़े दूरी पर से अलग है। इस कारण से, पूरी संरचना अधिक लहरदार, जटिल साँप पॉलीपेप्टाइड चेन बन जाता है। वहाँ एक विशेषता यह है कि प्रोटीन होना चाहिए। शाखाओं के एमिनो एसिड की संरचना ग्लाइसिन या alanine के समान ही छोटा है, उदाहरण के लिए होना चाहिए। माध्यमिक रचना इस प्रकार उनके समग्र संरचना के गठन करता है, तो एक साथ छड़ी करने की क्षमता के लिए कहा जाता है बीटा शीट।
- जीव विज्ञान के रूप में तीसरे प्रकार प्रोटीन संरचना से संबंधित जटिल raznorazbrosannye, अव्यवस्थित टुकड़े नहीं stereoregularity होने और बाह्य स्थिति के प्रभाव में संरचना को संशोधित करने में सक्षम को दर्शाता है।
स्वभाव से माध्यमिक संरचना होने प्रोटीन के उदाहरण से पता चला नहीं है।
तृतीयक शिक्षा
यह एक काफी जटिल रचना है, नाम "ग्लोब्यूल" हो रही है। एक प्रोटीन क्या है? यह की संरचना माध्यमिक संरचना पर आधारित है, लेकिन समूहों के परमाणुओं के बीच बातचीत के नए प्रकार जोड़ा, और पूरे अणु परतों की तरह है, तो तथ्य यह है कि हाइड्रोफिलिक समूहों ग्लोबुलेस और हाइड्रोफोबिक में निर्देशित किया गया है निर्देशित, - बाहर।
इस पानी कोलाइडयन समाधान में प्रोटीन अणु के प्रभारी बताते हैं। क्या बातचीत के प्रकार के होते हैं कर रहे हैं?
- हाइड्रोजन बांड - माध्यमिक संरचना में के रूप में ही कुछ हिस्सों के बीच अपरिवर्तित ही रहेंगे।
- हाइड्रोफोबिक (हाइड्रोफिलिक) बातचीत - पैदा होती है जब पानी पॉलीपेप्टाइड में भंग कर दिया।
- आयोनिक आकर्षण - raznozaryazhennymi एमिनो एसिड अवशेष (कट्टरपंथी) समूहों के बीच का गठन किया।
- सहसंयोजक बातचीत - सिस्टीन अणु, या बल्कि, उनकी पूंछ - विशिष्ट अम्लीय साइटों के बीच का गठन किया जा सकता है।
इस प्रकार, संरचना और एक तृतीयक संरचना होने प्रोटीन की संरचना के रूप में वर्णित किया जा सकता है एक ग्लोबुलेस पॉलीपेप्टाइड चेन, को बनाए रखना और रासायनिक बातचीत के विभिन्न प्रकार की वजह से इसकी रचना स्थिर में समेट दिया। ऐसे पेप्टाइड्स के उदाहरण: fosfoglitseratkenaza, tRNA, अल्फा-केरातिन, रेशम फ़ाइब्राइन, व अन्य।
चतुर्धातुक संरचना
यह ग्लोबुलेस, जो प्रोटीन के लिए फार्म का सबसे कठिन में से एक है। संरचना और तरह की एक योजना के प्रोटीन के समारोह बहुत बहुमुखी और विशिष्ट है।
इस रचना क्या है? यह कुछ बड़े और छोटे पॉलीपेप्टाइड चेन, जो एक दूसरे से स्वतंत्र गठन कर रहे हैं की (कभी कभी दर्जनों) है। लेकिन फिर भी, एक ही बातचीत है कि हम इन पेप्टाइड्स के तृतीयक संरचना के लिए विचार किया है की वजह से मुड़ और गुंथी होती हैं। इस प्रकार जटिल गठनात्मक ग्लोबुलेस धातु परमाणुओं, और लिपिड समूहों, और कार्बोहाइड्रेट होते हैं हो सकता है कि प्राप्त की। डीएनए पोलीमरेज़, तंबाकू वायरस लिफाफा प्रोटीन, हीमोग्लोबिन, और दूसरों: इस तरह के प्रोटीन के उदाहरण।
सभी पेप्टाइड संरचनाओं हम पर चर्चा की है क्रोमैटोग्राफी, centrifugation, इलेक्ट्रॉन और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और उच्च कंप्यूटर प्रौद्योगिकी का उपयोग कर की वर्तमान संभावनाओं के आधार पर, प्रयोगशाला में पहचान के लिए अपने स्वयं के तरीकों की है।
कार्यों
संरचना और प्रोटीन के समारोह बारीकी से एक दूसरे के साथ जोड़ा जाता है। यही कारण है कि प्रत्येक पेप्टाइड एक भूमिका है कि अद्वितीय और विशिष्ट है निभाता है, है। उन एक जीवित कोशिका में प्रदर्शन करने में सक्षम हैं जो, कई महत्वपूर्ण लेनदेन भी कर रहे हैं। लेकिन यह के रूप में जीवित प्राणियों के शरीर में प्रोटीन अणुओं की बुनियादी कार्यों को व्यक्त करने में संक्षेप किया जा सकता है:
- यातायात प्रदान करना। कोशिकीय जीव या अंगों, या कोशिकाओं के कुछ प्रकार के आंदोलन, कटौती, आंदोलनों में सक्षम हैं। इस प्रोटीन प्रदान की जाती है, मोटर तंत्र के उनकी संरचना का हिस्सा बनाने: सिलिया, कशाभिका, cytoplasmic झिल्ली। अगर हम कोशिकाओं के विस्थापन के लिए असमर्थता के बारे में बात करते हैं, प्रोटीन उनके कमी (मायोसिन मांसपेशी) में योगदान कर सकते।
- पोषाहार या बैकअप कार्य करते हैं। यह oocytes, भ्रूण और आगे भरने लापता पोषक तत्वों के लिए संयंत्र के बीज में प्रोटीन अणुओं का एक संग्रह है। पेप्टाइड्स की दरार पर अमीनो एसिड और जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ, जो रहने वाले जीवों के सामान्य विकास के लिए आवश्यक हैं का उत्पादन।
- ऊर्जा कार्य करते हैं। इसके अलावा कार्बोहाइड्रेट से मजबूर करता शरीर का उत्पादन और प्रोटीन कर सकते हैं। पेप्टाइड की 1 ग्राम एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी) है, जो महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं पर खर्च किया जाता है के रूप में 17.6 केजे उपयोगी ऊर्जा जारी की के क्षय में।
- सिग्नल और विनियामक कार्य। यह चल रहे प्रक्रियाओं के सावधान निगरानी और ऊतकों को सेल से संकेत के संचरण, उन लोगों से अधिकारियों को बाहर ले जाने, नवीनतम से व्यवस्था करने के लिए और इतने पर में होते हैं। एक विशिष्ट उदाहरण इंसुलिन, जो सख्ती से रक्त शर्करा की संख्या रिकॉर्ड किया जाता है।
- रिसेप्टर समारोह। यह झिल्ली के एक पक्ष के साथ पेप्टाइड की रचना बदल रहा है और पुनर्गठन के दूसरे छोर उलझाने के द्वारा हासिल की है। जब ऐसा होता है और संकेत संचरण और जानकारी की आवश्यकता है। इन प्रोटीनों की अधिकांश कोशिकाओं के cytoplasmic झिल्ली में एम्बेडेड और सामग्री गुजर therethrough के सभी पर एक सख्त नियंत्रण बाहर ले जाने के कर रहे हैं। इसके अलावा वातावरण में रासायनिक और भौतिक परिवर्तन की सूचना देते।
- पेप्टाइड्स के परिवहन कार्य करते हैं। यह किया जाता है प्रोटीन और ट्रांसपोर्टर प्रोटीन फ़ीड। उनकी भूमिका स्पष्ट है - उच्च भागों की एक कम एकाग्रता के साथ साइटों के लिए वांछनीय अणुओं के परिवहन। एक विशिष्ट उदाहरण अंगों और प्रोटीन हीमोग्लोबिन के ऊतकों से ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के परिवहन है। उन्होंने यह भी सेल में झिल्ली के माध्यम से एक कम आणविक भार के साथ यौगिकों के वितरण हासिल किया है।
- संरचना कार्य करते हैं। उन है कि प्रोटीन करता है का सबसे महत्वपूर्ण में से एक। कोशिकाओं और उनके अंगों की संरचना पेप्टाइड्स प्रदान की जाती है। वे फ्रेम आकार और संरचना को परिभाषित करने के समान हैं। इसके अलावा, वे भी इसे समर्थन है, और यदि आवश्यक हो तो बदल सकते हैं। इसलिए, आहार में वृद्धि और सभी जीवित जीवों आवश्यक प्रोटीन के विकास के लिए। इस तरह के पेप्टाइड्स इलास्टिन, ट्यूबिलिन, कोलेजन, actin, और अन्य केरातिन शामिल हैं।
- उत्प्रेरक कार्य करते हैं। उसके एंजाइमों प्रदर्शन। कई और विविध हैं, वे शरीर में सभी रासायनिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में तेजी लाने के। उनकी भागीदारी के बिना, पेट में साधारण सेब दो दिनों के लिए केवल पचाने में सक्षम हो जाएगा, यह एक ही समय में मोड़ की संभावना है। केटालेज़, peroxidase और अन्य एंजाइमों की कार्रवाई के तहत, इस प्रक्रिया को दो घंटे में जगह लेता है। सामान्य तौर पर, यह इस भूमिका, प्रोटीन उपचय के लिए धन्यवाद है और अपचय, कि है, प्लास्टिक और किया जाता है ऊर्जा चयापचय।
रक्षात्मक भूमिका
वहाँ खतरों के कई प्रकार है, जिसमें से प्रोटीन शरीर की रक्षा के लिए तैयार कर रहे हैं कर रहे हैं।
सबसे पहले, रासायनिक हमले दर्दनाक अभिकर्मकों, गैसों, अणु, पदार्थों कार्रवाई के विभिन्न स्पेक्ट्रम। पेप्टाइड्स, एक रासायनिक प्रतिक्रिया में उन लोगों के साथ संलग्न करने के लिए एक हानिरहित रूप में परिवर्तित करने या बस को निष्क्रिय कर सकते हैं।
दूसरा, घाव से शारीरिक खतरा - अगर प्रोटीन समय में फाइब्रिनोजेन चोट के स्थल पर फाइब्रिनोजेन में तब्दील नहीं कर रहा है, रक्त जमाना नहीं है, और इसलिए रुकावट हो जाएगा। फिर, पर इसके विपरीत, यह plasmin पेप्टाइड सक्षम चूसा थक्का की जरूरत है और पोत की प्रत्यक्षता बहाल।
तीसरा, प्रतिरक्षा की धमकी। संरचना और प्रोटीन कि प्रतिरक्षा गढ़ फार्म का मूल्य, अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। एंटीबॉडी, इम्युनोग्लोबुलिन इंटरफेरॉन - लसीका और प्रतिरक्षा प्रणाली के सभी महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण तत्व हैं। किसी भी विदेशी कणों, दुर्भावनापूर्ण अणु, मृत कोशिकाओं या पूरे संरचना का एक हिस्सा पेप्टाइड परिसर से एक तत्काल जांच के अधीन है। यही कारण है कि एक व्यक्ति का स्वामी हो सकता है, दवाओं की सहायता के लिए खुद को संक्रमण और सरल वायरस से बचाने के लिए हर दिन के बिना।
भौतिक गुणों
प्रोटीन कोशिकाओं की संरचना बहुत विशिष्ट है और समारोह पर निर्भर करता है। लेकिन पेप्टाइड्स के भौतिक गुणों के समान हैं और निम्नलिखित विशेषताएं को कम किया जा सकता है।
- भार अणुओं - 1000000 Daltons करने के लिए।
- जलीय घोल में फार्म कोलाइडयन प्रणाली। वहाँ संरचना अर्जित करने में सक्षम पर अलग-अलग चार्ज माध्यम की अम्लता पर निर्भर करता है।
- जब कठोर परिस्थितियों (विकिरण, एसिड या क्षार, तापमान, आदि) के संपर्क में अन्य स्तरों रचना है, यानी denature करने के लिए स्थानांतरित करने के लिए सक्षम हैं। अपरिवर्तनीय मामलों के 90% में प्रक्रिया। हालांकि, वहाँ एक रिवर्स बदलाव है - renaturation।
पेप्टाइड्स की भौतिक विशेषताओं का यह बुनियादी गुण।
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