חלבון מורכב, בנוסף לרכיב החלבון עצמו, מכיל קבוצה נוספת בעלת אופי שונה (תותבת). פחמימות, שומנים, מתכות, שאריות חומצה זרחתית, חומצות גרעין פועלות כמרכיב זה. מאמר זה יספר לכם כיצד נבדלים חלבונים פשוטים מאלה מורכבים, לאילו סוגים חומרים אלו מחולקים ומהן התכונות שלהם. ההבדל העיקרי בין החומרים הנחשבים הוא הרכבם.
חלבונים מורכבים: הגדרה
אלו הם חומרים דו-רכיביים, הכוללים חלבון פשוט (שרשרות פפטידים) וחומר שאינו חלבוני (קבוצה תותבת). בתהליך ההידרוליזה שלהם נוצרות חומצות אמינו, חלק שאינו חלבוני ומוצרי ריקבון. במה שונים חלבונים פשוטים ממורכבים? הראשונים מורכבים רק מחומצות אמינו.
סיווג ואפיון של חלבונים מורכבים
חומרים אלו מחולקים לסוגים בהתאם לסוג הקבוצה הנוספת. עד מורכבחלבונים כוללים:
- גליקופרוטאינים הם חלבונים שהמולקולות שלהם מכילות שאריות פחמימה. ביניהם נבדלים פרוטאוגליקנים (מרכיבי החלל הבין-תאי), הכוללים במבנה שלהם מוקופוליסכרידים. גליקופרוטאין כוללים אימונוגלובולינים.
- ליפופרוטאין כוללים רכיב שומני. אלה כוללים אפוליפופרוטאין, המבצעים את הפונקציה של אספקת הובלת שומנים.
- מטאלופרוטאינים מכילים יוני מתכת (נחושת, מנגן, ברזל וכו') הקשורים באינטראקציה של תורם-מקבל. קבוצה זו אינה כוללת חלבוני heme, הכוללים תרכובות של טבעת הפרופירין עם ברזל ותרכובות דומות להם במבנה (כלורופיל, בפרט).
- נוקלאופרוטאין הם חלבונים שיש להם קשרים לא קוולנטיים עם חומצות גרעין (DNA, RNA). אלה כוללים כרומטין, מרכיב של כרומוזומים.
- 5. פוספופרוטאינים, הכוללים קזאין (חלבון קצף מורכב), כוללים שאריות חומצה זרחתית מקושרות קוולנטיות.
כרומופרוטאינים מאוחדים לפי צבע הרכיב התותב. מחלקה זו כוללת חלבוני heme, כלורופילים ופלבופרוטאינים
תכונות של גליקופרוטאין ופרוטאוגליקנים
חלבונים אלה הם חומרים מורכבים. פרוטאוגליקנים מכילים חלק גדול של פחמימות (80-85%), בגליקופרוטאינים קונבנציונליים התכולה היא 15-20%. חומצות אורוניות קיימות רק במולקולת הפרוטאוגליקן; הפחמימות שלהן מאופיינות במבנה קבוע עם יחידות חוזרות. מה המבנה והתפקוד של חלבוני גליקופרוטאין מורכבים? שרשראות הפחמימות שלהם כוללות רק 15 חוליות ואינן סדירות.מִבְנֶה. במבנה של גליקופרוטאין, חיבור של פחמימה עם רכיב חלבוני מתבצע בדרך כלל דרך שאריות חומצות אמינו כמו סרין או אספרגין.
פונקציות של גליקופרוטאין:
- הם חלק מדופן תאי החיידק, עצם החיבור ורקמת הסחוס, מקיפים סיבי קולגן ואלסטין.
- שחק תפקיד מגן. לדוגמה, לנוגדנים, אינטרפרונים, גורמי קרישת דם (פרוטרומבין, פיברינוגן) יש מבנה זה.
- הם קולטנים המקיימים אינטראקציה עם אפקטור - מולקולה קטנה שאינה חלבונית. האחרון, המצטרף לחלבון, מוביל לשינוי בקונפורמציה שלו, מה שמוביל לתגובה תוך תאית מסוימת.
- בצע תפקוד הורמונלי. הגליקופרוטאין כוללים הורמונים גונדוטרופיים, אדרנו-קורטיקוטרופיים ומעוררי בלוטת התריס.
- העברת חומרים בדם ויונים דרך קרום התא (טרנספרין, טרנסקורטין, אלבומין, Na+, K+ -ATPase).
אנזימים של גליקופרוטאין כוללים כולינסטראז ונוקלאז.
עוד על פרוטאוגליקנים
לרוב, החלבון המורכב פרוטאוגליקן כולל במבנה שלו שרשראות פחמימות גדולות עם שאריות דו-סוכרים חוזרות, המורכבות מסוג כלשהו של חומצה אורונית וסוכר אמינו. שרשראות אוליגו או פוליסכרידים נקראות גליקנים. הראשונים מכילים בדרך כלל 2-10 יחידות מונומריות.
בהתאם למבנה של שרשראות הפחמימות, נבדלים סוגים שונים שלהן, למשל, חמוץהטרופוליסכרידים עם מספר רב של קבוצות חומציות או גליקוזאמינוגליקנים, כולל קבוצות אמינו. האחרונים כוללים:
- חומצה היאלורונית, שנמצאת בשימוש פעיל בתחום הקוסמטיקה.
- הפרין, המונע קרישת דם.
- Keratan sulfates הם מרכיבים של סחוס וקרנית.
- כונדרואיטין סולפטים הם חלק מהסחוס והנוזל הסינוביאלי.
פולימרים אלו הם מרכיבים של פרוטאוגליקנים הממלאים את החלל הבין-תאי, מחזיקים מים, משמנים את החלקים הנעים של המפרקים, ומהווים את המרכיבים המבניים שלהם. ההידרופיליות (המסיסות הטובה במים) של פרוטאוגליקנים מאפשרת להם ליצור מחסום למולקולות ומיקרואורגניזמים גדולים בחלל הבין-תאי. בעזרתם נוצרת מטריצה דמוית ג'לי, בה טבולים סיבים של חלבונים חשובים אחרים, כמו קולגן. לגדילים שלו במדיום הפרוטאוגליקן יש צורת עץ.
תכונות וסוגים של ליפופרוטאינים
ליפופרוטאין החלבון המורכב יש אופי הידרופילי כפול והידרופובי מוגדר היטב. הליבה של המולקולה (חלק הידרופובי) נוצרת על ידי אסטרים כולסטרול לא קוטביים וטריאצילגליצרידים.
בחוץ באזור ההידרופילי נמצאים חלק החלבון, פוספוליפידים, כולסטרול. ישנם מספר סוגים של חלבוני ליפופרוטאינים בהתאם למבנה שלהם.
סוגים עיקריים של ליפופרוטאינים:
- חלבון מורכב בצפיפות גבוהה (HDL, α-lipoproteins). מעביר את הכולסטרול לכבד ולרקמות ההיקפיות.
- צפיפות נמוכה (LDL, β-ליפופרוטאין). מלבדהכולסטרול מועבר על ידי טריאצילגליצרידים ופוספוליפידים.
- צפיפות נמוכה מאוד (VLDL, pre-β-lipoproteins). בצע פונקציה דומה ל-LDL.
- Chylomicrons (XM). הובלת חומצות שומן וכולסטרול מהמעיים לאחר צריכת מזון.
פתולוגיה של כלי דם כמו טרשת עורקים מתרחשת כתוצאה מיחס לא נכון של סוגים שונים של ליפופרוטאינים בדם. על פי מאפייני ההרכב, ניתן לזהות מספר מגמות במבנה הפוספוליפידים (מ-HDL ועד chylomicrons): ירידה בשיעור החלבון (מ-80 ל-10%) והפוספוליפידים, עליה באחוז הטריאצילגליצרידים (מ-20 ל-90%).
יש הרבה אנזימים חשובים בין מטלופרוטאינים
Metalloprotein יכול לכלול יונים של מספר מתכות. נוכחותם משפיעה על כיוון המצע באתר הפעיל (קטליטי) של האנזים. יוני מתכת ממוקמים באתר הפעיל וממלאים תפקיד חשוב בתגובה הקטליטית. לעתים קרובות היון מתפקד כמקבל אלקטרונים.
דוגמאות למתכות הכלולות במבנה של מטלופרוטאינים אנזימטיים:
- נחושת כלולה בהרכב של ציטוכרום אוקסידאז, שיחד עם heme, מכיל יון של מתכת זו. האנזים מעורב ביצירת ATP במהלך פעולת שרשרת הנשימה.
- ברזל מכיל אנזימים כמו פריטין, המבצע את הפונקציה של שקיעת ברזל בתא; טרנספרין - נשא של ברזל בדם; קטלאז אחראי לתגובת ניטרול מי חמצן.
- אבץ הוא מתכת האופיינית לאלכוהול דהידרוגנאז המעורב בחמצון של אתיל וכהלים דומים; לקטט דהידרוגנאז - אנזים בחילוף החומרים של חומצת חלב; אנהידראז פחמני המזרז היווצרות חומצה פחמנית מ-CO2 ו-H2O; פוספטאז אלקליין, המבצע את המחשוף ההידרוליטי של אסטרים של חומצה זרחתית עם תרכובות שונות; α2-macroglobulin הוא חלבון דם אנטי פרוטאז.
- סלניום הוא חלק מתירופרוקסידאז, המעורב ביצירת הורמוני בלוטת התריס; גלוטתיון פרוקסידאז, המבצע פונקציה נוגדת חמצון.
- סידן אופייני למבנה של α-עמילאז, אנזים לפירוק הידרוליטי של עמילן.
פוספופרוטאינים
מה כלול בחלבונים המורכבים של פוספופרוטאינים? קטגוריה זו מאופיינת בנוכחות של קבוצת פוספט, הקשורה לחלק החלבון באמצעות חומצות אמינו עם הידרוקסיל (טירוזין, סרין או ת'רונין). מה תפקידה של חומצה זרחתית במבנה החלבון? הוא משנה את מבנה המולקולה, נותן לה מטען, מגביר את המסיסות, משפיע על תכונות החלבון. דוגמאות לפוספופרוטאינים הן קזאין חלב ואלבומין ביצה, אך אנזימים נמצאים בעיקר בקטגוריה זו של חלבונים מורכבים.
לקבוצת הפוספטים יש תפקיד תפקודי חשוב, שכן חלבונים רבים אינם קשורים אליה באופן קבוע. תהליכי זרחון ודפוספורילציה מתרחשים כל הזמן בתא. כתוצאה מכך מבוצעת ויסות עבודת החלבונים. לדוגמה, אם היסטונים הם חלבונים המחוברים לחומצות גרעין, הם עובריםלמצב מזרחן, ואז פעילות הגנום (החומר הגנטי) עולה. הפעילות של אנזימים כמו גליקוגן סינתאז וגליקוגן פוספורילאז תלויה בזרחון.
נוקלאופרוטאין
נוקלאופרוטאין הם חלבונים המקושרים לחומצות גרעין. הם חלק בלתי נפרד מאחסון וויסות החומר הגנטי, עבודתם של ריבוזומים המבצעים את הפונקציה של סינתזת חלבון. צורות החיים הפשוטות ביותר של וירוסים יכולות להיקרא ריבו- ו-deoxyribonucleoproteins, שכן הם מורכבים מחומר גנטי וחלבונים.
כיצד יש אינטראקציה בין חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) לבין היסטונים? בכרומטין מבחינים בין 2 סוגי חלבונים הקשורים ל-DNA (היסטון ולא היסטון). הראשונים מעורבים בשלב הראשוני של דחיסת ה-DNA. מולקולת חומצת גרעין עוטפת חלבונים ליצירת נוקלאוזומים. החוט המתקבל דומה לחרוזים, הם יוצרים מבנה מפותל (סיב כרומטין) וסליל על (כרומונמה בין-פאזית). בשל פעולתם של חלבוני היסטון וחלבונים ברמות גבוהות יותר, הוא מסופק עם הפחתה של מימד ה-DNA באלפי מונים. מספיק להשוות את גודל הכרומוזומים ואורך חומצת הגרעין כדי להעריך את חשיבות החלבונים (6-9 ס מ ו-10-6 מיקרומטר, בהתאמה).
מהם כרומופרוטאינים
כרומופרוטאינים מכילים קבוצות מאוד מגוונות שיש להן רק דבר אחד במשותף - נוכחות צבע ברכיב התותב. חלבונים מורכבים מקטגוריה זו מחולקים ל: המופרוטאינים (מכילים heme במבנה), חלבונים ברשתית (ויטמין A), פלבופרוטאינים (ויטמין B2),חלבוני קובמיד (ויטמין B12).
המופרוטאינים מסווגים לפי תפקידיהם לא-אנזימים (המוגלובין וחלבון מיוגלובין) ולאנזימים (ציטוכרומים, קטלאז, פרוקסידאז).
פלבופרוטאינים מכילים כרכיב תותב נגזרות של ויטמין B2 flavin mononucleotide (FMN) או flavin adenine dinucleotide (FAD). אנזימים אלה מעורבים גם בשינויי חיזור. אלה כוללים oxidoreductases.
מהם ציטוכרומים?
כמתואר לעיל, heme מורכב מפורפירין. המבנה שלו כולל 4 טבעות פירול וברזל ברזל. קבוצה מיוחדת של אנזימי heme - ציטוכרומים, הנבדלים בהרכב חומצות אמינו ובמספר שרשראות הפפטידים, מתמחים בביצוע תגובות חיזור, המבטיחות העברת אלקטרונים בשרשרת הנשימה. אנזימים אלו מעורבים בחמצון מיקרוזומלי - התגובות הראשוניות של טרנספורמציה ביולוגית של קסנוביוטיקה, המובילה לנטרול שלהן, והחלפה של חומרים אקסוגניים ואקסוגניים רבים, למשל, סטרואידים, חומצות שומן רוויות.
השפעת קבוצת התותבות
קבוצת התותבות, שהיא חלק מחלבונים מורכבים, משפיעה על תכונותיה: משנה את מטען, מסיסות, תרמופלסטיות. לדוגמה, לשאריות חומצה זרחתית או חד-סוכרים יש השפעה כזו. חלק הפחמימות הכלול בהרכב של חלבון מורכב מגן עליו מפני פרוטאוליזה (הרס כתוצאה מתהליך ההידרוליזה), משפיע על חדירת מולקולות דרך התאקרום, הפרשתם ומיוןם. שבר השומנים מאפשר יצירת תעלות חלבון להובלה של תרכובות שאינן מסיסות במים (הידרופוביות) גרועות.
המבנה והתפקודים של חלבונים מורכבים תלויים לחלוטין בקבוצת התותבות. לדוגמה, hem המכיל ברזל בהמוגלובין קושר חמצן ופחמן דו חמצני. בשל הנוקלאופרוטאין הנוצרים כתוצאה מאינטראקציה של היסטונים, פרוטמינים עם DNA או RNA, החומר הגנטי מוגן, מאוחסן בצורה קומפקטית, וה-RNA נקשר במהלך סינתזת החלבון. נוקלאופרוטאין הם קומפלקסים יציבים של חלבונים וחומצות גרעין.
מסקנה
לפיכך, חלבונים מורכבים מבצעים מגוון רחב של פונקציות בגוף. לכן, צריכת מאקרו ומיקרו-נוטריינטים חשובה כל כך לשמירה על הבריאות. מתכות הן חלק מאנזימים רבים. הכרת הביוכימיה, מאפייני הבריאות שלך והמצב האקולוגי של מקום המגורים, אתה יכול להתאים את התזונה שלך. למשל, להקצות שטחים המאופיינים בגירעון של אלמנט כלשהו. הכנסתו הנוספת לדיאטה בצורת תוספי מזון מאפשרת להשלים את המחסור.
