מספר רב של חומרים אורגניים המרכיבים תא חי מאופיינים בגדלים מולקולריים גדולים והם ביו-פולימרים. אלה כוללים חלבונים, המהווים בין 50 ל-80% מהמסה היבשה של התא כולו. מונומרים של חלבון הם חומצות אמינו המקושרות זו לזו על ידי קשרים פפטידים. למקרומולקולות חלבון יש מספר רמות ארגון ומבצעות מספר פונקציות חשובות בתא: בנייה, מגן, קטליטי, מוטורי וכו'. במאמר שלנו נשקול את התכונות המבניות של פפטידים, וכן ניתן דוגמאות לחלבונים כדוריים ופיברילריים. המרכיבים את גוף האדם.
צורות ארגון של מקרומולקולות פוליפפטיד
שיירי חומצות אמינו מחוברים זה לזה ברצף על ידי קשרים קוולנטיים חזקים הנקראיםפפטיד. הם חזקים למדי ושומרים על המבנה הראשוני של החלבון במצב יציב, שיש לו צורה של שרשרת. הצורה המשנית מתרחשת כאשר שרשרת הפוליפפטיד מסובבת לתוך סליל אלפא. הוא מיוצב על ידי קשרי מימן נוספים. לתצורה השלישונית, או המקומית, יש חשיבות מהותית, שכן לרוב החלבונים הכדוריים בתא חי יש מבנה כזה בדיוק. הספירלה ארוזה בצורה של כדור או כדור. היציבות שלו נובעת לא רק מהופעתם של קשרי מימן חדשים, אלא גם מהיווצרותם של גשרים דיסולפידים. הם נוצרים עקב אינטראקציה של אטומי גופרית המרכיבים את חומצת האמינו ציסטאין. תפקיד חשוב ביצירת המבנה השלישוני ממלא אינטראקציות הידרופיליות והידרופוביות בין קבוצות אטומים בתוך מבנה הפפטידים. אם חלבון כדורי מתחבר עם אותן מולקולות דרך מרכיב שאינו חלבוני, למשל, יון מתכת, אזי נוצרת תצורה רבעונית - צורת הארגון הגבוהה ביותר של הפוליפפטיד.
חלבונים פיברילרים
תפקודי ההתכווצות, המוטוריים והבנייה בתא מבוצעים על ידי חלבונים, שהמאקרומולקולות שלהם נראות כמו חוטים דקים - סיבים. הפוליפפטידים המרכיבים את סיבי העור, השיער והציפורניים מסווגים כמינים פיברילרים. המפורסמים שבהם הם קולגן, קרטין ואלסטין. הם אינם מתמוססים במים, אך יכולים להתנפח בהם וליצור מסה דביקה וצמיגה. פפטידים בעלי מבנה ליניארי הם גם חלק מחוטי ציר הביקוע, היוצרים את המנגנון המיטוטי של התא. הםמתחברים לכרומוזומים, מתכווצים ומתחים אותם לקטבים של התא. תהליך זה נצפה באנפאזה של מיטוזה - חלוקת התאים הסומטיים של הגוף, כמו גם בשלבי ההפחתה וההשוואה של חלוקת תאי הנבט - מיוזה. בניגוד לחלבון כדורי, סיבים מסוגלים להימתח ולהתכווץ במהירות. ריסי הריסים של הנעליים-הריסים, הדגל של אצות יוגלנה ירוקות או חד-תאיות - הכלמידומונס בנויות מסיבים ומבצעות את תפקידי התנועה באורגניזמים הפשוטים ביותר. התכווצות חלבוני השריר - אקטין ומיוזין, שהם חלק מרקמת השריר, קובעים את התנועות השונות של שרירי השלד ושומרים על השלד השרירי של גוף האדם.
מבנה של חלבונים כדוריים
פפטידים - נשאים של מולקולות של חומרים שונים, חלבוני הגנה - אימונוגלובולינים, הורמונים - זוהי רשימה לא שלמה של חלבונים, שהמבנה השלישוני שלהם הוא בצורת כדור - כדוריות. ישנם חלבונים מסוימים בדם שיש להם אזורים מסוימים על פני השטח שלהם - מרכזים פעילים. בעזרתם הם מזהים ומצמידים לעצמם מולקולות של חומרים פעילים ביולוגית המיוצרות על ידי בלוטות ההפרשה המעורבת והפנימית. בעזרת חלבונים כדוריים, הורמונים של בלוטת התריס ובלוטות המין, בלוטות יותרת הכליה, תימוס, בלוטת יותרת המוח מועברים לתאים מסוימים בגוף האדם, מצוידים בקולטנים מיוחדים לזיהוי שלהם.
פוליפפטידים של ממברנה
מודל הנוזל-פסיפס של מבנה קרומי התא מותאם בצורה הטובה ביותר לתפקידיהם החשובים: מחסום,קולטן ותחבורה. החלבונים הכלולים בו מבצעים הובלה של יונים וחלקיקים של חומרים מסוימים, כמו גלוקוז, חומצות אמינו ועוד. ניתן ללמוד את תכונותיהם של חלבוני נשאים כדוריים באמצעות משאבת נתרן-אשלגן כדוגמה. הוא מבצע את המעבר של יונים מהתא לחלל הבין תאי ולהיפך. יוני נתרן נעים ללא הרף לאמצע הציטופלזמה של התא, וקטיוני אשלגן נעים ללא הרף אל מחוץ לתא. הפרה של הריכוז הרצוי של יונים אלה מובילה למוות של תאים. כדי למנוע איום זה, מובנה חלבון מיוחד בממברנת התא. המבנה של חלבונים כדוריים הוא כזה שהם נושאים את הקטיונים Na+ ו-K+כנגד שיפוע ריכוז באמצעות האנרגיה של חומצה טרי-פוספורית אדנוזין.
מבנה ותפקוד האינסולין
חלבונים מסיסים בעלי מבנה כדורי, שהם בצורה שלישונית, פועלים כמווסתים של חילוף החומרים בגוף האדם. האינסולין מיוצר על ידי תאי הבטא של האיים של לנגרהנס ושולט ברמות הגלוקוז בדם. הוא מורכב משתי שרשראות פוליפפטידים (צורות α ו-β) המחוברות על ידי מספר גשרים דיסולפידים. אלו הם קשרים קוולנטיים הנוצרים בין המולקולות של חומצת האמינו המכילה גופרית - ציסטאין. הורמון הלבלב מורכב בעיקר מרצף מסודר של יחידות חומצות אמינו המאורגנות בצורה של סליל אלפא. לחלק קטן ממנו יש צורה של מבנה β ושאריות חומצות אמינו ללא התמצאות קפדנית במרחב.
המוגלובין
דוגמה קלאסית לפפטידים כדורייםהחלבון בדם הגורם לצבע האדום של הדם הוא המוגלובין. החלבון מכיל ארבעה אזורי פוליפפטיד בצורת סלילי אלפא ובטא, המחוברים ביניהם באמצעות רכיב שאינו חלבוני - heme. הוא מיוצג על ידי יון ברזל הקושר שרשראות פוליפפטידים לאישור אחד הקשור לצורה הרבעונית. חלקיקי חמצן מחוברים למולקולת החלבון (בצורה זו היא נקראת אוקסיהמוגלובין) ואז מועברים לתאים. זה מבטיח את המהלך התקין של תהליכי התפזרות, שכן על מנת להשיג אנרגיה, התא מחמצן את החומרים האורגניים שנכנסו אליו.
תפקיד חלבון הדם בהובלת גז
בנוסף לחמצן, המוגלובין מסוגל לחבר גם פחמן דו חמצני. פחמן דו חמצני מיוצר כתוצר לוואי של תגובות תא קטבוליות ויש להסירו מהתאים. אם האוויר הנשאף מכיל פחמן חד חמצני - פחמן חד חמצני, הוא מסוגל ליצור קשר חזק עם המוגלובין. במקרה זה, חומר רעיל חסר צבע וריח בתהליך הנשימה חודר במהירות לתאי הגוף וגורם להרעלה. רגישים במיוחד לריכוזים גבוהים של פחמן חד חמצני הם מבני המוח. יש שיתוק של מרכז הנשימה שנמצא ב-medulla oblongata, מה שמוביל למוות מחנק.
במאמר שלנו, בחנו את המבנה, המבנה והתכונות של פפטידים, וכן נתנו דוגמאות לחלבונים כדוריים המבצעים מספר פונקציות חשובות בגוף האדם.
