Սպիտակուցները (պոլիպեպտիդներ, սպիտակուցներ) մակրոմոլեկուլային նյութեր են, որոնք ներառում են ալֆա-ամինաթթուներ՝ կապված պեպտիդային կապով։ Կենդանի օրգանիզմներում սպիտակուցների բաղադրությունը որոշվում է գենետիկ կոդով։ Որպես կանոն, սինթեզում օգտագործվում է 20 ստանդարտ ամինաթթուների հավաքածու։
Սպիտակուցների դասակարգում
Սպիտակուցների տարանջատումն իրականացվում է տարբեր չափանիշներով.
- Մոլեկուլի ձևը.
- Կազմ.
- Functions.
Ըստ վերջին չափանիշի՝ սպիտակուցները դասակարգվում են՝
- Կառուցվածքային.
- Սննդարար և խնայող.
- Տրանսպորտ.
- Կապալառուներ.
Կառուցվածքային սպիտակուցներ
Դրանք ներառում են էլաստին, կոլագեն, կերատին, ֆիբրոին: Կառուցվածքային պոլիպեպտիդները ներգրավված են բջջային թաղանթների ձևավորման մեջ: Նրանք կարող են ստեղծել ալիքներ կամ կատարել այլ գործառույթներ դրանցում:
Սննդարար, պահպանման սպիտակուցներ
Սնուցող պոլիպեպտիդը կազեինն է: Դրա շնորհիվ աճող օրգանիզմը ապահովվում է կալցիումով, ֆոսֆորով ևամինաթթուներ.
Պահուստային սպիտակուցները մշակովի բույսերի սերմեր են, ձվի սպիտակուցը: Դրանք սպառվում են սաղմերի զարգացման փուլում։ Մարդու մարմնում, ինչպես կենդանիների մոտ, սպիտակուցները պահուստում չեն պահվում։ Դրանք պետք է պարբերաբար ձեռք բերել սննդի հետ, հակառակ դեպքում դիստրոֆիայի զարգացումը հավանական է։
Տրանսպորտային պոլիպեպտիդներ
Հեմոգլոբինը նման սպիտակուցների դասական օրինակ է: Հորմոնների, լիպիդների և այլ նյութերի շարժման մեջ ներգրավված այլ պոլիպեպտիդներ նույնպես հայտնաբերվել են արյան մեջ։
Բջջային թաղանթները պարունակում են սպիտակուցներ, որոնք ունեն իոններ, ամինաթթուներ, գլյուկոզա և այլ միացություններ բջջային թաղանթով տեղափոխելու հատկություն:
Կծկվող սպիտակուցներ
Այս պոլիպեպտիդների գործառույթները կապված են մկանային մանրաթելերի աշխատանքի հետ։ Բացի այդ, նրանք ապահովում են թարթիչների և դրոշակների շարժումը նախակենդանիների մեջ: Կծկվող սպիտակուցները կատարում են բջջի ներսում օրգանելների տեղափոխման գործառույթը: Դրանց առկայության շնորհիվ ապահովվում է բջջային ձևերի փոփոխություն։
Կծկվող սպիտակուցների օրինակներ են միոզինը և ակտինը: Արժե ասել, որ այս պոլիպեպտիդները հայտնաբերված են ոչ միայն մկանային մանրաթելերի բջիջներում։ Կծկվող սպիտակուցները կատարում են իրենց առաջադրանքները կենդանական գրեթե բոլոր հյուսվածքներում:
Հատկություններ
Բջիջներում հայտնաբերվում է առանձին պոլիպեպտիդ՝ տրոպոմիոզինը: Կծկվող մկանային սպիտակուցը միոզինը նրա պոլիմերն է: Այն ակտինի հետ կազմում է բարդույթ։
Կծկվող մկանային սպիտակուցները չեն լուծվում ջրի մեջ:
Պոլիպեպտիդների սինթեզի արագություն
Կարգավորվում է վահանաձև գեղձով ևստերոիդ հորմոններ. Ներթափանցելով բջիջ՝ դրանք կապվում են հատուկ ընկալիչների հետ։ Ձևավորված բարդույթը թափանցում է բջջի միջուկ և կապվում քրոմատինին։ Սա մեծացնում է պոլիպեպտիդների սինթեզի արագությունը գենի մակարդակով:
Ակտիվ գեները ապահովում են որոշակի ՌՆԹ-ի սինթեզ: Այն թողնում է միջուկը, գնում դեպի ռիբոսոմներ և ակտիվացնում նոր կառուցվածքային կամ կծկվող սպիտակուցների, ֆերմենտների կամ հորմոնների սինթեզը։ Սա գեների անաբոլիկ ազդեցությունն է։
Մինչդեռ բջիջներում սպիտակուցի սինթեզը բավականին դանդաղ գործընթաց է։ Այն պահանջում է բարձր էներգիայի ծախսեր և պլաստիկ նյութ: Համապատասխանաբար, հորմոններն ի վիճակի չեն արագ կառավարել նյութափոխանակությունը։ Նրանց հիմնական խնդիրն է կարգավորել մարմնի բջիջների աճը, տարբերակումը և զարգացումը։
Մկանային կծկում
Սա սպիտակուցների կծկվող ֆունկցիայի վառ օրինակ է: Հետազոտության ընթացքում պարզվել է, որ մկանների կծկման հիմքը պոլիպեպտիդի ֆիզիկական հատկությունների փոփոխությունն է։
Կծկվող ֆունկցիան կատարում է ակտոմիոզին սպիտակուցը, որը փոխազդում է ադենոզինտրիֆոսֆորաթթվի հետ։ Այս կապը ուղեկցվում է միոֆիբրիլների կծկմամբ։ Նման փոխազդեցությունը կարելի է նկատել մարմնից դուրս։
Օրինակ, եթե ջրի մեջ թրջված (մացերացված) մկանային մանրաթելերը, որոնք զուրկ են գրգռվածությունից, ենթարկվեն ադենոզին տրիֆոսֆատի լուծույթին, կսկսվի դրանց կտրուկ կծկումը՝ նման կենդանի մկանների կծկմանը: Այս փորձը մեծ գործնական նշանակություն ունի։ Նա փաստում է այն փաստը, որմկանների կծկումը պահանջում է կծկվող սպիտակուցների քիմիական ռեակցիա էներգիայով հարուստ նյութով:
Վիտամին E-ի ազդեցությունը
Մի կողմից այն հիմնական ներբջջային հակաօքսիդանտն է։ Վիտամին E-ն պաշտպանում է ճարպերը և այլ հեշտությամբ օքսիդացող միացությունները օքսիդացումից: Միևնույն ժամանակ, այն հանդես է գալիս որպես էլեկտրոնների կրիչ և մասնակցում է ռեդոքսային ռեակցիաներին, որոնք կապված են ազատված էներգիայի պահպանման հետ։
Վիտամին E-ի պակասը առաջացնում է մկանային հյուսվածքի ատրոֆիա. կծկվող սպիտակուցի միոզինի պարունակությունը կտրուկ նվազում է, և այն փոխարինվում է կոլագենով՝ իներտ պոլիպեպտիդով:
Միոզինի յուրահատկությունը
Համարվում է առանցքային կծկվող սպիտակուցներից մեկը։ Այն կազմում է մկանային հյուսվածքում պոլիպեպտիդների ընդհանուր պարունակության մոտ 55%-ը։
Միոֆիբրիլների թելերը (հաստ թելերը) պատրաստված են միոզինից: Մոլեկուլը պարունակում է երկար ֆիբրիլային մաս, որն ունի կրկնակի խխունջ կառուցվածք, և գլուխներ (գլոբուլային կառուցվածքներ)։ Միոզինը պարունակում է 6 ենթամիավորներ՝ 2 ծանր և 4 թեթև շղթաներ, որոնք գտնվում են գնդաձև մասում։
Ֆիբրիլային շրջանի հիմնական խնդիրը միոզինի թելերի կամ հաստ պրոֆիբրիլների կապոցներ ձևավորելու ունակությունն է:
Գլխների վրա գտնվում են ATPase-ի ակտիվ տեղամասը և ակտին կապող կենտրոնը: Սա ապահովում է ATP-ի հիդրոլիզը և կապումը ակտինի թելերի հետ:
Տարատեսակներ
Ակտինի և միոզինի ենթատեսակներն են՝
- Դրոշակի և թարթիչի դինեյննախակենդանիներ.
- Սպեկտրին էրիթրոցիտների թաղանթներում.
- Պերիսինապտիկ թաղանթների նեյրոստենին.
Բակտերիալ պոլիպեպտիդները, որոնք պատասխանատու են կոնցենտրացիայի գրադիենտում տարբեր նյութերի շարժման համար, կարող են վերագրվել նաև ակտինի և միոզինի տեսակներին: Այս գործընթացը կոչվում է նաև քիմոտաքսիս։
Ադենոզինտրիֆոսֆորաթթվի դերը
Եթե ակտոմիոզինի թելերը լցնեք թթվային լուծույթի մեջ, ավելացնեք կալիումի և մագնեզիումի իոնները, կտեսնեք, որ դրանք կրճատվել են։ Այս դեպքում նկատվում է ATP-ի քայքայումը։ Այս երևույթը ցույց է տալիս, որ ադենոզին եռաֆոսֆորաթթվի քայքայումը որոշակի կապ ունի կծկվող սպիտակուցի ֆիզիկաքիմիական հատկությունների փոփոխության և, հետևաբար, մկանների աշխատանքի հետ։ Այս երևույթն առաջին անգամ բացահայտվել է Շենթ-Գյորգիի և Էնգելհարդի կողմից:
ATP-ի սինթեզը և քայքայումը կարևոր են քիմիական էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածելու գործընթացում: Գլիկոգենի քայքայման ժամանակ, որն ուղեկցվում է կաթնաթթվի արտադրությամբ, ինչպես ադենոզինտրիֆոսֆորական և կրեատինֆոսֆորական թթուների դեֆոսֆորիլացման ժամանակ, թթվածնի մասնակցությունը չի պահանջվում։ Սա բացատրում է մեկուսացված մկանների՝ անաէրոբ պայմաններում գործելու ունակությունը։
Կաթնաթթուն և ադենոզին եռաֆոսֆորական և կրեատինֆոսֆորական թթուների քայքայման ժամանակ առաջացած մթերքները կուտակվում են մկանային մանրաթելերում, որոնք հոգնած են անաէրոբ միջավայրում աշխատելիս: Արդյունքում սպառվում են նյութերի պաշարները, որոնց պառակտման ժամանակ անհրաժեշտ էներգիան ազատվում է։ Եթե հոգնած մկանը տեղադրվի թթվածին պարունակող միջավայրում, ապա դա տեղի կունենասպառել այն. Կաթնաթթվի մի մասը կսկսի օքսիդանալ: Արդյունքում առաջանում են ջուր և ածխաթթու գազ։ Ազատված էներգիան կօգտագործվի քայքայված արտադրանքներից կրեատինֆոսֆորական, ադենոզին տրիֆոսֆորական թթուների և գլիկոգենի վերասինթեզի համար: Դրա շնորհիվ մկանը կրկին ձեռք կբերի աշխատունակություն։
Կմախքային մկան
Պոլիպեպտիդների անհատական հատկությունները կարելի է բացատրել միայն նրանց գործառույթների օրինակով, այսինքն՝ նրանց ներդրումը բարդ գործունեության մեջ: Այն սակավաթիվ կառուցվածքների շարքում, որոնց համար փոխկապակցվածություն է հաստատվել սպիտակուցի և օրգանների ֆունկցիայի միջև, կմախքային մկանները արժանի են հատուկ ուշադրության:
Նրա բջիջը ակտիվանում է նյարդային ազդակների միջոցով (մեմբրանային ուղղված ազդանշաններ): Մոլեկուլային առումով կծկումը հիմնված է խաչաձև կամուրջների ցիկլով ակտինի, միոզինի և Mg-ATP-ի պարբերական փոխազդեցությունների միջոցով: Կալցիումի հետ կապող սպիտակուցները և Ca իոնները հանդես են գալիս որպես միջնորդ էֆեկտորների և նյարդային ազդանշանների միջև:
Միջնորդությունը սահմանափակում է արձագանքման արագությունը «միացնել/անջատված» իմպուլսներին և կանխում է ինքնաբուխ կծկումները: Միևնույն ժամանակ, թեւավոր միջատների ճանճի մկանային մանրաթելերի որոշ տատանումներ (տատանումներ) վերահսկվում են ոչ թե իոնների կամ նմանատիպ ցածր մոլեկուլային միացությունների, այլ ուղղակիորեն կծկվող սպիտակուցների միջոցով։ Դրա շնորհիվ հնարավոր են շատ արագ կծկումներ, որոնք ակտիվացումից հետո ընթանում են ինքնուրույն։
Պոլիպեպտիդների հեղուկ բյուրեղային հատկություններ
Մկանային մանրաթելերը կրճատելիսփոխվում է նախաֆիբրիլների կողմից ձևավորված վանդակի շրջանը: Երբ բարակ թելերի վանդակը մտնում է հաստ տարրերի կառուցվածք, քառանկյուն համաչափությունը փոխարինվում է վեցանկյունով: Այս երեւույթը կարելի է համարել պոլիմորֆիկ անցում հեղուկ բյուրեղային համակարգում։
Մեխանոքիմիական գործընթացների առանձնահատկությունները
Դրանք հանգում են քիմիական էներգիայի մեխանիկական էներգիայի վերածմանը: Միտոքոնդրիալ բջջային մեմբրանների ATP-ase-ի ակտիվությունը նման է կմախքի մկանների իոզինային համակարգի ակտին: Ընդհանուր հատկանիշները նշվում են նաև դրանց մեխանոքիմիական հատկություններում. դրանք կրճատվում են ATP-ի ազդեցության տակ։
Հետևաբար, միտոքոնդրիալ թաղանթներում պետք է առկա լինի կծկվող սպիտակուց: Եվ նա իսկապես այնտեղ է: Հաստատվել է, որ կծկվող պոլիպեպտիդները ներգրավված են միտոքոնդրիալ մեխանոքիմիայում: Սակայն պարզվեց նաև, որ ֆոսֆատիդիլինոզիտոլը (մեմբրանային լիպիդը) նույնպես էական դեր է խաղում գործընթացներում։
Լրացուցիչ
Միոզինի սպիտակուցի մոլեկուլը ոչ միայն նպաստում է տարբեր մկանների կծկմանը, այլև կարող է մասնակցել այլ ներբջջային գործընթացներին։ Խոսքը, մասնավորապես, օրգանելների շարժման, թաղանթներին ակտինի թելերի միացման, ցիտոկմախքի ձևավորման և գործունեության մասին է և այլն: Գրեթե միշտ մոլեկուլն այս կամ այն կերպ փոխազդում է ակտինի հետ, որը երկրորդ առանցքային կծկումն է: սպիտակուց.
Ապացուցված է, որ ակտոմիոզինի մոլեկուլները կարող են փոխել երկարությունը քիմիական էներգիայի ազդեցության տակ, որն ազատվում է, երբ ֆոսֆորաթթվի մնացորդը կտրվում է ATP-ից: Այսինքն՝ այս գործընթացըառաջացնում է մկանների կծկում:
Այսպիսով, ATP համակարգը գործում է որպես քիմիական էներգիայի մի տեսակ կուտակիչ: Անհրաժեշտության դեպքում այն ակտոմիոզինի միջոցով ուղղակիորեն վերածվում է մեխանիկականի։ Միևնույն ժամանակ չկա այլ տարրերի փոխազդեցության գործընթացներին բնորոշ միջանկյալ փուլ՝ անցում դեպի ջերմային էներգիա։
