Eiwitten (polypeptiden, eiwitten) zijn macromoleculaire stoffen, waaronder alfa-aminozuren die zijn verbonden door een peptidebinding. De samenstelling van eiwitten in levende organismen wordt bepaald door de genetische code. In de regel gebruikt de synthese een set van 20 standaard aminozuren.
Eiwitclassificatie
Scheiding van eiwitten wordt uitgevoerd volgens verschillende criteria:
- De vorm van een molecuul.
- Compositie.
- Functies.
Volgens het laatste criterium worden eiwitten ingedeeld:
- Op structureel.
- Voedzaam en spaarzaam.
- Vervoer.
- Aannemers.
Structurele eiwitten
Deze omvatten elastine, collageen, keratine, fibroïne. Structurele polypeptiden zijn betrokken bij de vorming van celmembranen. Ze kunnen kanalen maken of er andere functies in uitvoeren.
Voedzame, opslagproteïnen
Het voedingspolypeptide is caseïne. Hierdoor wordt het groeiende organisme voorzien van calcium, fosfor enaminozuren.
Reserve-eiwitten zijn zaden van gekweekte planten, eiwit. Ze worden geconsumeerd tijdens de ontwikkelingsfase van de embryo's. In het menselijk lichaam worden eiwitten, net als bij dieren, niet in reserve opgeslagen. Ze moeten regelmatig met voedsel worden verkregen, anders is de ontwikkeling van dystrofie waarschijnlijk.
Transportpolypeptiden
Hemoglobine is een klassiek voorbeeld van dergelijke eiwitten. Andere polypeptiden die betrokken zijn bij de beweging van hormonen, lipiden en andere stoffen worden ook in het bloed aangetroffen.
Celmembranen bevatten eiwitten die het vermogen hebben om ionen, aminozuren, glucose en andere verbindingen door het celmembraan te transporteren.
Contractiele eiwitten
De functies van deze polypeptiden zijn gerelateerd aan het werk van spiervezels. Bovendien zorgen ze voor de beweging van trilhaartjes en flagellen in protozoa. Contractiele eiwitten voeren de functie uit van het transporteren van organellen in de cel. Door hun aanwezigheid is een verandering in cellulaire vormen verzekerd.
Voorbeelden van contractiele eiwitten zijn myosine en actine. Het is de moeite waard om te zeggen dat deze polypeptiden niet alleen in de cellen van spiervezels worden gevonden. Contractiele eiwitten vervullen hun taken in bijna alle dierlijke weefsels.
Kenmerken
Een individueel polypeptide, tropomyosine, wordt gevonden in cellen. Het contractiele spiereiwit myosine is het polymeer ervan. Het vormt een complex met actine.
Contractiele spiereiwitten lossen niet op in water.
Snelheid van polypeptidesynthese
Het wordt gereguleerd door de schildklier ensteroïde hormonen. Ze dringen de cel binnen en binden zich aan specifieke receptoren. Het gevormde complex dringt door tot in de celkern en bindt zich aan chromatine. Dit verhoogt de snelheid van polypeptidesynthese op genniveau.
Actieve genen zorgen voor een verhoogde synthese van bepaald RNA. Het verlaat de kern, gaat naar de ribosomen en activeert de synthese van nieuwe structurele of contractiele eiwitten, enzymen of hormonen. Dit is het anabole effect van genen.
Ondertussen is eiwitsynthese in cellen een nogal langzaam proces. Het vereist hoge energiekosten en plastic materiaal. Dienovereenkomstig zijn hormonen niet in staat om het metabolisme snel onder controle te houden. Hun belangrijkste taak is het reguleren van de groei, differentiatie en ontwikkeling van cellen in het lichaam.
Spiercontractie
Het is een goed voorbeeld van de contractiele functie van eiwitten. Tijdens het onderzoek werd ontdekt dat de basis van spiercontractie een verandering in de fysieke eigenschappen van het polypeptide is.
De contractiele functie wordt uitgevoerd door het actomyosine-eiwit, dat een interactie aangaat met adenosinetrifosforzuur. Deze verbinding gaat gepaard met samentrekking van myofibrillen. Een dergelijke interactie kan buiten het lichaam worden waargenomen.
Bijvoorbeeld, als (gemacereerde) spiervezels, verstoken van prikkelbaarheid, gedrenkt in water, worden blootgesteld aan een oplossing van adenosinetrifosfaat, zal hun scherpe samentrekking beginnen, vergelijkbaar met de samentrekking van levende spieren. Deze ervaring is van groot praktisch belang. Hij bewijst het feit datspiercontractie vereist een chemische reactie van contractiele eiwitten met een energierijke stof.
De werking van vitamine E
Aan de ene kant is het de belangrijkste intracellulaire antioxidant. Vitamine E beschermt vetten en andere gemakkelijk geoxideerde verbindingen tegen oxidatie. Tegelijkertijd fungeert het als elektronendrager en neemt het deel aan redoxreacties, die gepaard gaan met de opslag van vrijgekomen energie.
Vitamine E-tekort veroorzaakt atrofie van spierweefsel: het geh alte aan het contractiele eiwit myosine wordt sterk verminderd en het wordt vervangen door collageen, een inert polypeptide.
Specificatie van myosine
Het wordt beschouwd als een van de belangrijkste contractiele eiwitten. Het is goed voor ongeveer 55% van het totale geh alte aan polypeptiden in spierweefsel.
Filamenten (dikke filamenten) van myofibrillen zijn gemaakt van myosine. Het molecuul bevat een lang fibrillair deel, dat een dubbele helixstructuur heeft, en koppen (bolvormige structuren). Myosine bevat 6 subeenheden: 2 zware en 4 lichte ketens in het bolvormige deel.
De belangrijkste taak van het fibrillaire gebied is het vermogen om bundels myosinefilamenten of dikke protofibrillen te vormen.
Op de koppen bevinden zich de actieve plaats van ATPase en het actine-bindende centrum. Dit zorgt voor ATP-hydrolyse en binding aan actinefilamenten.
Rassen
Subtypes van actine en myosine zijn:
- Dynein van flagella en trilhaartjesprotozoa.
- Spectrine in erytrocytenmembranen.
- Neurostenine van perisynaptische membranen.
Bacteriële polypeptiden die verantwoordelijk zijn voor de beweging van verschillende stoffen in een concentratiegradiënt kunnen ook worden toegeschreven aan de varianten van actine en myosine. Dit proces wordt ook chemotaxis genoemd.
De rol van adenosinetrifosforzuur
Als je actomyosinefilamenten in een zure oplossing doet, kalium- en magnesiumionen toevoegt, kun je zien dat ze worden ingekort. In dit geval wordt de afbraak van ATP waargenomen. Dit fenomeen geeft aan dat de afbraak van adenosinetrifosforzuur een bepaalde relatie heeft met een verandering in de fysisch-chemische eigenschappen van het contractiele eiwit en bijgevolg met het werk van de spieren. Dit fenomeen werd voor het eerst geïdentificeerd door Szent-Gyorgyi en Engelhardt.
De synthese en afbraak van ATP zijn essentieel bij het omzetten van chemische energie in mechanische energie. Tijdens de afbraak van glycogeen, vergezeld van de productie van melkzuur, zoals bij de defosforylering van adenosinetrifosforzuur en creatinefosforzuur, is de deelname van zuurstof niet vereist. Dit verklaart het vermogen van een geïsoleerde spier om te functioneren onder anaërobe omstandigheden.
Melkzuur en producten gevormd tijdens de afbraak van adenosinetrifosforzuur en creatinefosforzuur hopen zich op in spiervezels die vermoeid zijn bij het werken in een anaërobe omgeving. Hierdoor raken de reserves aan stoffen uitgeput, waarbij bij het splitsen de nodige energie vrijkomt. Als een vermoeide spier in een zuurstofrijke omgeving wordt geplaatst, zal dezeconsumeer het. Een deel van het melkzuur begint te oxideren. Als gevolg hiervan worden water en koolstofdioxide gevormd. De vrijgekomen energie zal worden gebruikt voor de hersynthese van creatinefosfor, adenosinetrifosforzuren en glycogeen uit vervalproducten. Hierdoor krijgt de spier weer het vermogen om te werken.
skeletspier
Individuele eigenschappen van polypeptiden kunnen alleen worden verklaard door het voorbeeld van hun functies, d.w.z. hun bijdrage aan complexe activiteiten. Van de weinige structuren waarvoor een correlatie is vastgesteld tussen eiwit- en orgaanfunctie, verdient skeletspier speciale aandacht.
Haar cel wordt geactiveerd door zenuwimpulsen (membraangestuurde signalen). Moleculair is contractie gebaseerd op de cycli van kruisbruggen door periodieke interacties tussen actine, myosine en Mg-ATP. Calciumbindende eiwitten en Ca-ionen fungeren als mediatoren tussen effectoren en zenuwsignalen.
Bemiddeling beperkt de reactiesnelheid op "aan/uit"-impulsen en voorkomt spontane contracties. Tegelijkertijd worden sommige oscillaties (fluctuaties) van de vliegwielspiervezels van gevleugelde insecten niet gecontroleerd door ionen of vergelijkbare laagmoleculaire verbindingen, maar rechtstreeks door contractiele eiwitten. Hierdoor zijn zeer snelle weeën mogelijk, die na activering vanzelf verder gaan.
Vloeibare kristaleigenschappen van polypeptiden
Bij het verkorten van spiervezelsde periode van het rooster gevormd door protofibrillen verandert. Wanneer een rooster van dunne filamenten een structuur van dikke elementen binnengaat, wordt de tetragonale symmetrie vervangen door de hexagonale. Dit fenomeen kan worden beschouwd als een polymorfe overgang in een vloeibaar kristalsysteem.
Kenmerken van mechanochemische processen
Ze komen neer op de transformatie van chemische energie in mechanische energie. ATP-ase-activiteit van mitochondriale celmembranen is vergelijkbaar met de werking van het iosine-systeem van skeletspieren. Gemeenschappelijke kenmerken worden ook opgemerkt in hun mechanochemische eigenschappen: ze worden verminderd onder invloed van ATP.
Daarom moet er een contractiel eiwit aanwezig zijn in de mitochondriale membranen. En hij is er echt. Er is vastgesteld dat contractiele polypeptiden betrokken zijn bij mitochondriale mechanochemie. Het bleek echter ook dat fosfatidylinositol (membraanlipide) ook een belangrijke rol speelt in de processen.
Extra
Het myosine-eiwitmolecuul draagt niet alleen bij aan de samentrekking van verschillende spieren, maar kan ook deelnemen aan andere intracellulaire processen. Dit gaat met name over de beweging van organellen, de aanhechting van actinefilamenten aan membranen, de vorming en werking van het cytoskelet, enz. Bijna altijd interageert het molecuul op de een of andere manier met actine, de tweede belangrijkste contractiele factor. eiwit.
Het is bewezen dat actomyosinemoleculen van lengte kunnen veranderen onder invloed van chemische energie die vrijkomt wanneer een fosforzuurresidu wordt afgesplitst van ATP. Met andere woorden, dit procesveroorzaakt spiercontractie.
Het ATP-systeem werkt dus als een soort accumulator van chemische energie. Indien nodig verandert het direct in een mechanische door middel van actomyosine. Tegelijkertijd is er geen tussenstadium dat kenmerkend is voor de interactieprocessen van andere elementen - de overgang naar thermische energie.
