Paljud orgaanilised ained, mis moodustavad elusraku, iseloomustavad suurt molekuli suurust ja on biopolümeerid. Nende hulka kuuluvad valgud, mis moodustavad 50–80% kogu raku kuivmassist. Valgu monomeerid on aminohapped, mis on omavahel seotud peptiidsidemetega. Valgu makromolekulidel on mitu organiseerituse taset ja nad täidavad rakus mitmeid olulisi funktsioone: ehitav, kaitsev, katalüütiline, motoorne jne. Meie artiklis käsitleme peptiidide struktuurilisi iseärasusi ning toome ka näiteid globulaarsetest ja fibrillaarsetest valkudest. mis moodustavad inimkeha.
Polüpeptiidi makromolekulide struktuurivormid
Aminohappejäägid on üksteisega järjestikku ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega, nn.peptiid. Need on üsna tugevad ja hoiavad valgu primaarset struktuuri stabiilses olekus, mis on ahela kujul. Sekundaarne vorm tekib siis, kui polüpeptiidahel on keeratud alfa-heeliksiks. Seda stabiliseerivad täiendav alt tekkivad vesiniksidemed. Tertsiaarne ehk natiivne konfiguratsioon on põhimõttelise tähtsusega, kuna enamikul elusraku globulaarsetest valkudest on just selline struktuur. Spiraal on pakitud kera või kera kujul. Selle stabiilsus ei tulene mitte ainult uute vesiniksidemete tekkimisest, vaid ka disulfiidsildade moodustumisest. Need tekivad aminohappe tsüsteiini moodustavate väävliaatomite interaktsiooni tõttu. Tertsiaarse struktuuri moodustamisel mängivad olulist rolli hüdrofiilsed ja hüdrofoobsed interaktsioonid peptiidstruktuuri aatomirühmade vahel. Kui globulaarne valk ühineb samade molekulidega mittevalgulise komponendi, näiteks metalliiooni, kaudu, tekib kvaternaarne konfiguratsioon – polüpeptiidi kõrgeim organiseerituse vorm.
Fibrillaarsed valgud
Rakus teostavad kontraktiilseid, motoorseid ja ehitusfunktsioone valgud, mille makromolekulid näevad välja nagu õhukesed niidid – fibrillid. Polüpeptiidid, mis moodustavad naha, juuste ja küünte kiud, klassifitseeritakse fibrillaarseteks liikideks. Tuntuimad neist on kollageen, keratiin ja elastiin. Need ei lahustu vees, vaid võivad selles paisuda, moodustades kleepuva ja viskoosse massi. Lineaarse struktuuriga peptiidid on samuti osa lõhustumisspindli filamentidest, moodustades raku mitootilise aparaadi. Nemad onkinnituvad kromosoomidele, tõmbuvad kokku ja venivad need raku pooluste külge. Seda protsessi täheldatakse mitoosi anafaasis - keha somaatiliste rakkude jagunemises, samuti sugurakkude jagunemise vähenemise ja võrdsusfaasis - meioosis. Erinev alt keravalgust on fibrillid võimelised kiiresti venima ja kokku tõmbuma. Ripslaste-kingade ripsmed, euglena roheliste või üherakuliste vetikate lipikud - klamüdomoonid on ehitatud fibrillidest ja täidavad liikumisfunktsioone kõige lihtsamates organismides. Lihaskoe osaks olevate lihasvalkude – aktiini ja müosiini – kokkutõmbumine määrab skeletilihaste erinevad liikumised ja säilitab inimkeha lihasskeleti.
Globulaarsete valkude struktuur
Peptiidid - erinevate ainete molekulide kandjad, kaitsvad valgud - immunoglobuliinid, hormoonid - see on mittetäielik valkude loetelu, mille tertsiaarne struktuur on pallikujuline - gloobulid. Veres on teatud valgud, mille pinnal on teatud alad – aktiivsed keskused. Nende abiga tunnevad nad ära ja kinnitavad enda külge sega- ja sisesekretsiooni näärmete poolt toodetud bioloogiliselt aktiivsete ainete molekulid. Kerakujuliste valkude abil viiakse kilpnäärme ja sugunäärmete, neerupealiste, harknääre, hüpofüüsi hormoonid inimkeha teatud rakkudesse, mis on varustatud nende äratundmiseks spetsiaalsete retseptoritega.
Membraanpolüpeptiidid
Rakumembraanide struktuuri vedeliku-mosaiikmudel on kõige paremini kohandatud nende oluliste funktsioonidega: barjäär,retseptor ja transport. Selles sisalduvad valgud teostavad teatud ainete ioonide ja osakeste transporti, nagu glükoos, aminohapped jne. Globulaarsete kandevalkude omadusi saab uurida naatrium-kaaliumpumba näitel. See viib läbi ioonide ülemineku rakust rakkudevahelisse ruumi ja vastupidi. Naatriumioonid liiguvad pidev alt raku tsütoplasma keskele ja kaaliumi katioonid liiguvad pidev alt rakust välja. Nende ioonide soovitud kontsentratsiooni rikkumine põhjustab rakusurma. Selle ohu vältimiseks on rakumembraani sisse ehitatud spetsiaalne valk. Globulaarsete valkude struktuur on selline, et nad kannavad adenosiintrifosforhappe energiat kasutades katioone Na+ ja K+.
Insuliini struktuur ja funktsioon
Sfäärilise struktuuriga lahustuvad valgud, mis on tertsiaarsel kujul, toimivad inimkehas ainevahetuse regulaatoritena. Insuliini toodavad Langerhansi saarekeste beetarakud ja see kontrollib vere glükoosisisaldust. See koosneb kahest polüpeptiidahelast (α- ja β-vormid), mis on ühendatud mitme disulfiidsillaga. Need on kovalentsed sidemed, mis tekivad väävlit sisaldava aminohappe - tsüsteiini - molekulide vahel. Pankrease hormoon koosneb peamiselt järjestatud järjestusest aminohapete ühikutest, mis on organiseeritud alfa-heeliksi kujul. Väike osa sellest on β-struktuuri kujul ja aminohappejäägid ilma ruumis range orientatsioonita.
Hemoglobiin
Gloulaarsete peptiidide klassikaline näideVere punast värvi põhjustav valk veres on hemoglobiin. Valk sisaldab nelja polüpeptiidi piirkonda alfa- ja beetaheeliksi kujul, mida ühendab mittevalguline komponent - heem. Seda esindab raua ioon, mis seob polüpeptiidahelad üheks kvaternaarse vormiga seotud kinnituseks. Valgumolekuli külge kinnituvad hapnikuosakesed (sel kujul nimetatakse seda oksühemoglobiiniks) ja transporditakse seejärel rakkudesse. See tagab dissimilatsiooniprotsesside normaalse kulgemise, kuna energia saamiseks oksüdeerib rakk sinna sattunud orgaanilisi aineid.
Verevalgu roll gaasitranspordis
Lisaks hapnikule on hemoglobiin võimeline siduma ka süsihappegaasi. Süsinikdioksiid tekib kataboolsete rakuliste reaktsioonide kõrvalsaadusena ja see tuleb rakkudest eemaldada. Kui sissehingatav õhk sisaldab vingugaasi - süsinikmonooksiidi, on see võimeline moodustama tugeva sideme hemoglobiiniga. Sel juhul tungib värvitu ja lõhnatu mürgine aine hingamise käigus kiiresti keharakkudesse, põhjustades mürgistuse. Süsinikmonooksiidi kõrge kontsentratsiooni suhtes on eriti tundlikud aju struktuurid. Esineb pikliku medullas paikneva hingamiskeskuse halvatus, mis viib surmani lämbumise tõttu.
Oma artiklis uurisime peptiidide struktuuri, struktuuri ja omadusi ning tõime ka näiteid globulaarsetest valkudest, mis täidavad inimkehas mitmeid olulisi funktsioone.
