Valgud (polüpeptiidid, valgud) on makromolekulaarsed ained, mis sisaldavad peptiidsidemega ühendatud alfa-aminohappeid. Elusorganismide valkude koostise määrab geneetiline kood. Reeglina kasutatakse sünteesil 20 standardse aminohappe komplekti.
Valkude klassifikatsioon
Valkude eraldamine toimub erinevate kriteeriumide järgi:
- Molekuli kuju.
- Kompositsioon.
- Funktsioonid.
Viimase kriteeriumi järgi liigitatakse valgud:
- Struktuursel.
- Toitev ja säästlik.
- Transport.
- Töövõtjad.
Struktuursed valgud
Nende hulka kuuluvad elastiin, kollageen, keratiin, fibroiin. Struktuursed polüpeptiidid osalevad rakumembraanide moodustamises. Nad saavad luua kanaleid või täita neis muid funktsioone.
Toituvad, säilitavad valgud
Toiteaine polüpeptiid on kaseiin. Tänu sellele on kasvav organism varustatud k altsiumi, fosfori jaaminohapped.
Varuvalgud on kultuurtaimede seemned, munavalge. Neid tarbitakse embrüote arengufaasis. Inimese kehas, nagu ka loomadel, ei säilitata valke varuks. Neid tuleb regulaarselt toiduga hankida, vastasel juhul on tõenäoline düstroofia teke.
Transportpolüpeptiidid
Hemoglobiin on selliste valkude klassikaline näide. Veres leidub ka teisi polüpeptiide, mis on seotud hormoonide, lipiidide ja muude ainete liikumisega.
Rakumembraanid sisaldavad valke, millel on võime transportida ioone, aminohappeid, glükoosi ja muid ühendeid läbi rakumembraani.
Kontakleeruvad valgud
Nende polüpeptiidide funktsioonid on seotud lihaskiudude tööga. Lisaks tagavad need ripsmete ja lippide liikumise algloomades. Kokkutõmbuvad valgud täidavad rakus organellide transportimise funktsiooni. Tänu nende olemasolule on tagatud rakuliste vormide muutumine.
Kontraktiilsete valkude näited on müosiin ja aktiin. Tasub öelda, et neid polüpeptiide ei leidu mitte ainult lihaskiudude rakkudes. Kokkutõmbuvad valgud täidavad oma ülesandeid peaaegu kõigis loomsetes kudedes.
Funktsioonid
Rakkudes leidub üksikut polüpeptiid, tropomüosiin. Selle polümeeriks on kontraktiilne lihasvalk müosiin. See moodustab aktiiniga kompleksi.
Kontraktiivne lihaste valgud ei lahustu vees.
Polüpeptiidide sünteesi kiirus
Seda reguleerib kilpnääre jasteroidhormoonid. Tungides rakku, seonduvad nad spetsiifiliste retseptoritega. Moodustunud kompleks tungib raku tuuma ja seondub kromatiiniga. See suurendab polüpeptiidide sünteesi kiirust geeni tasemel.
Aktiivsed geenid suurendavad teatud RNA sünteesi. See lahkub tuumast, läheb ribosoomidesse ja aktiveerib uute struktuursete või kontraktiilsete valkude, ensüümide või hormoonide sünteesi. See on geenide anaboolne toime.
Samas on valkude süntees rakkudes üsna aeglane protsess. See nõuab suuri energiakulusid ja plastmaterjali. Seetõttu ei suuda hormoonid ainevahetust kiiresti kontrollida. Nende põhiülesanne on reguleerida keharakkude kasvu, diferentseerumist ja arengut.
Lihaste kokkutõmbumine
See on suurepärane näide valkude kokkutõmbumisfunktsioonist. Uurimistöö käigus selgus, et lihaskontraktsiooni aluseks on polüpeptiidi füüsikaliste omaduste muutumine.
Kontraktiilset funktsiooni täidab aktomüosiini valk, mis interakteerub adenosiintrifosforhappega. Selle ühendusega kaasneb müofibrillide kokkutõmbumine. Sellist koostoimet võib täheldada väljaspool keha.
Näiteks kui vees leotatud (leotatud) lihaskiud, millel puudub erutuvus, puutuvad kokku adenosiintrifosfaadi lahusega, algab nende järsk kokkutõmbumine, sarnaselt elavate lihaste kokkutõmbumisele. Sellel kogemusel on suur praktiline tähtsus. Ta tõestab tõsiasja, etlihaste kokkutõmbumine nõuab kontraktiilsete valkude keemilist reaktsiooni energiarikka ainega.
E-vitamiini toime
Ühelt poolt on see peamine rakusisene antioksüdant. E-vitamiin kaitseb rasvu ja muid kergesti oksüdeeruvaid ühendeid oksüdatsiooni eest. Samal ajal toimib see elektronide kandjana ja osaleb redoksreaktsioonides, mis on seotud vabaneva energia salvestamisega.
E-vitamiini puudus põhjustab lihaskoe atroofiat: kontraktiilse valgu müosiini sisaldus väheneb järsult ja see asendub kollageeniga, inertse polüpeptiidiga.
Müosiini spetsiifilisus
Seda peetakse üheks peamiseks kontraktiilseks valguks. See moodustab umbes 55% polüpeptiidide kogusisaldusest lihaskoes.
Müofibrillide kiud (paksud filamendid) on valmistatud müosiinist. Molekul sisaldab pikka fibrillaarset osa, millel on kaksikheeliksi struktuur, ja pead (kerakujulised struktuurid). Müosiin sisaldab 6 alaühikut: 2 rasket ja 4 kerget ahelat, mis paiknevad keraosas.
Fibrillaarse piirkonna põhiülesanne on võime moodustada müosiinfilamentide või paksude protofibrillide kimpe.
Peadel on ATPaasi aktiivne koht ja aktiini sidumiskeskus. See tagab ATP hüdrolüüsi ja seondumise aktiini filamentidega.
Sordid
Aktiini ja müosiini alatüübid on:
- Vipude ja ripsmete düneiinalgloomad.
- Spektriin erütrotsüütide membraanides.
- Perisünaptiliste membraanide neurosteniin.
Bakteriaalsed polüpeptiidid, mis vastutavad erinevate ainete liikumise eest kontsentratsioonigradiendis, võib samuti olla tingitud aktiini ja müosiini sortidest. Seda protsessi nimetatakse ka kemotaksiks.
Adenosiintrifosforhappe roll
Kui panna aktomüosiini filamendid happelahusesse, lisada kaaliumi- ja magneesiumiioone, näete, et need on lühenenud. Sel juhul täheldatakse ATP lagunemist. See nähtus näitab, et adenosiintrifosforhappe lagunemisel on teatav seos kontraktiilse valgu füüsikalis-keemiliste omaduste muutumisega ja sellest tulenev alt ka lihaste tööga. Selle nähtuse tuvastasid esmakordselt Szent-Gyorgyi ja Engelhardt.
ATP süntees ja lagunemine on keemilise energia mehaaniliseks energiaks muundamise protsessis olulised. Glükogeeni lagunemisel, millega kaasneb piimhappe tootmine, nagu adenosiintrifosfor- ja kreatiinfosforhappe defosforüülimisel, ei ole hapniku osalemine vajalik. See seletab isoleeritud lihase võimet toimida anaeroobsetes tingimustes.
Piimhape ja adenosiintrifosfor- ja kreatiinfosforhapete lagunemisel tekkinud tooted kogunevad anaeroobses keskkonnas töötades väsinud lihaskiududesse. Selle tulemusena ammenduvad ainete varud, mille lõhenemisel vabaneb vajalik energia. Kui väsinud lihas asetatakse hapnikku sisaldavasse keskkonda, siis see ka lähebtarbi seda. Osa piimhappest hakkab oksüdeeruma. Selle tulemusena moodustub vesi ja süsinikdioksiid. Vabanenud energiat kasutatakse kreatiinfosfori, adenosiintrifosforhapete ja glükogeeni taassünteesiks lagunemissaadustest. Tänu sellele omandab lihas taas töövõime.
Skeletilihas
Polüpeptiidide individuaalseid omadusi saab seletada ainult nende funktsioonide näitega, st nende panusega keerukatesse tegevustesse. Nende väheste struktuuride hulgas, mille puhul on leitud seos valkude ja elundite funktsiooni vahel, väärib skeletilihas erilist tähelepanu.
Tema rakku aktiveerivad närviimpulsid (membraanile suunatud signaalid). Molekulaarselt põhineb kokkutõmbumine ristsildade tsüklil läbi perioodiliste interaktsioonide aktiini, müosiini ja Mg-ATP vahel. K altsiumi siduvad valgud ja Ca ioonid toimivad vahendajatena efektorite ja närvisignaalide vahel.
Vahendus piirab "sisse/välja" impulssidele reageerimise kiirust ja hoiab ära spontaansed kokkutõmbed. Samal ajal ei kontrolli tiivuliste hooratta lihaskiudude mõningaid võnkeid (kõikumisi) mitte ioonid või sarnased madalmolekulaarsed ühendid, vaid otseselt kontraktiilsed valgud. Tänu sellele on võimalikud väga kiired kokkutõmbed, mis pärast aktiveerimist kulgevad iseenesest.
Polüpeptiidide vedelkristallide omadused
Lihaskiudude lühendamiselprotofibrillide moodustatud võre periood muutub. Kui õhukeste filamentide võre siseneb paksude elementide struktuuri, asendub tetragonaalne sümmeetria kuusnurkse sümmeetriaga. Seda nähtust võib pidada polümorfseks üleminekuks vedelkristallsüsteemis.
Mehaaniliste keemiliste protsesside omadused
Need taanduvad keemilise energia muundamisele mehaaniliseks energiaks. Mitokondriaalsete rakumembraanide ATP-aasi aktiivsus on sarnane skeletilihaste iosiinisüsteemi toimele. Ühised omadused ilmnevad ka nende mehaanilistes keemilistes omadustes: need vähenevad ATP mõjul.
Järelikult peab mitokondriaalsetes membraanides olema kontraktiilne valk. Ja ta on tõesti seal. On kindlaks tehtud, et kontraktiilsed polüpeptiidid osalevad mitokondriaalses mehhanokeemias. Siiski selgus ka, et protsessides on oluline roll ka fosfatidüülinositoolil (membraani lipiid).
Extra
Müosiini valgu molekul mitte ainult ei aita kaasa erinevate lihaste kokkutõmbumisele, vaid võib osaleda ka muudes rakusiseste protsessides. Eelkõige puudutab see organellide liikumist, aktiini filamentide kinnitumist membraanidele, tsütoskeleti moodustumist ja funktsioneerimist jne. Peaaegu alati interakteerub molekul ühel või teisel viisil aktiiniga, mis on teine võtmetähtsusega kontraktiil. valk.
On tõestatud, et aktomüosiini molekulid võivad muuta pikkust keemilise energia mõjul, mis vabaneb fosforhappejäägi ATP-st eraldamisel. Teisisõnu, see protsesspõhjustab lihaste kokkutõmbumist.
ATP-süsteem toimib seega omamoodi keemilise energia akumulaatorina. Vajadusel muutub see aktomüosiini kaudu otse mehaaniliseks. Samal ajal puudub teiste elementide interaktsiooni protsessidele iseloomulik vaheetapp - üleminek soojusenergiale.
