Սպիտակուց

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Մկանագլոբինի կառուցվածքի 3D-ով ներկայացված պատկերը:
Սպիտակուցի կառուցվածքային կազմավորվածության մակարդակները: 1 — առաջնային, 2 — երկրորդային, 3 — երրորդային, 4 — չորրորդային

Սպիտակուցները ամինաթթուներից կազմված բարձր մոլեկուլային բնական օրգանական նյութեր են, կարևորագույն դեր են կատարում օրգանիզմների կառուցվածքում։

Սպիտակուցներ(կառուցվածքը)[խմբագրել]

Կենդանի օրգանիզմներին բնորոշ C պարունակող կենսածին միացությունները օրգանական նյութերն են, որոնց մեջ և քանակով, և նշանակությամբ առաջին տեղն են գրավում սպիտակուցները։ Դրանց կազմի մեջ բացի C, H, O, N-ի ատոմներից կարող են լինել նաև S, Fe, Zn, Cu ատոմներ։ Կազմում են բջջի չոր զանգվածի 50-80%-ը։ Կոչվում են մակրոմոլեկուլներ, քանի որ ունեն մոլեկուլային մեծ զանգված։
Սպիտակուցները նման, սակայն ոչ միատեսակ մոնոմերներից՝ ամինաթթուներից (20 տեսակ) կազմված կենսապոլիմերներ են։ Հայտնի են 100-ից ավելի ամինաթթուներ։ Ամինաթթուները լինում են փոխարինելի և անփոխարինելի։ Սպիտակուցները լինում են լիարժեք (որանցում կան բոլոր անփոխարինելի ամինաթթուները) և ոչ լիարժեք։ Լիարժեք են կենդանական ծագման սպիտակուցները։

Սպիտակուցները լինում են պարզ և բարդ։ Պարզ սպիտակուցները կազմված են միայն ամինաթթուներից, կոչվում են պրոտեիններ։ Բարդ սպիտակուցները պարունակում են նաև ոչ սպիտակուցային մաս և կոչվում են պրոտեիդներ։ Օրինակ հեմոգլոբինը կազմված է 4 մոլ Fe պարունակող հեմից և գլոբին սպիտակուցից. որով պայմանավորված է հյուսվածքների անհամատեղելիությունը։

Ամինաթթվի մոլեկուլը կազմված է հիմնային հատկություն ունեցող ամինախմբից (NH2) և թթվային հատկություններ պայմանավորող կարբօքսիլային խմբից (COOH)։ Մոլեկուլի մյուս մասը բոլոր ամինաթթուներում տարբեր է և կոչվում է ռադիկալ (R)։ Ամինաթթուներն ունեն և թթվի, և հիմքի հատկությունները։

Մի ամինաթթվի կարբօքսիլային խմբից և հարևան ամինաթթվի ամինախմբից անջատվում է ջրի մեկ մոլեկուլ, իսկ ամինաթթուների միջև ձևավորվում է ամուր կովալենտ կապ, որը կոչվում է պեպտիդային կապ։ Պեպտիդային կապերի հաշվին առաջացած միացությունը կոչվում է պոլիպեպտիդ։

Բոլոր սպիտակուցները պոլիպտետիդներ են, ոչ կանոնավոր պոլիմերներ, որոնց մոլեկուլները կազմված են հարյուրավոր ամինաթթուներից նույնիսկ կան հազարավոր ամինաթթուներից կազմված սպիտակուցներ։

Յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմ պարունակում է մեծ թվով բազմազան սպիտակուցներ։ Յուրաքանչյուր տեսակին բնորոշ են միայն նրան հատուկ սպիտակուցներ։

Այսպիսով հենց սպիտակուցներով է պայմանավորված օրգանիզմների կենսաբազմազանությունը։

Սպիտակուցները տարբերվում են միմյանցից

  1. ամինաթթուների կազմով
  2. քանակով
  3. հաջորդականությամբ։

Այդ պատճառով սպիտակուցների տարբերակների թիվը հասնում է միլիոնների։

Սպիտակուցների կառուցվածքը չափազանց բարդ է, ունի տարբեր մակարդակներ։ Առաջնային կառուցվածքը ներկայացնում է տարբեր ամինաթթուների հաջորդականությունը (այսինքն պոլիպեպտիդային շղթան պեպտիդային կապեր)։

Երկրորդային կառուցվածքը առաջանում է պոլիպեպտիդային շղթայի լիովին կամ մասնակիորեն պարուրաձև մեկ պտույտի վրա գտնվող C=O խմբից O-ի և հարևան պտույտի վրա գտնվող N խմբի H-ի միջև առաջանում են ջրածնական կապեր, որոնց մեծ թիվը ապահովում է սպիտակուցի բավական ամուր կառուցվածքը։

Երրորդային կառուցվածքն առաջանում է պոլիպեպտիդային շղթայի յուրահատուկ դիրքորոշումով։ Դա սպիտակուցի տարածական կառուցվածքն է կամ կոնֆորմացիան գնդաձև է։ Կարող է պարունակել հիդրոֆոբ, ջրածնական, իոնական, էլեկտրաստատիկ, դիսուլֆիդային (կովալենտ) S_S կապերը (սրանք առաջանում են S պարունակող ամինաթթուների միջև հիդրոֆոբ և մյուս ձևերի կապերը առաջանում են ռադիկալների միջև, որոշ սպիտակուցներ ունեն)։

Չորրորդային կառուցվածք, որն առաջանում է մի քանի պոլիպեպտիդների միավորումից, ինչպես նաև սպիտակուցի և ոչ սպիտակուցային նյութի մոլեկուլի միավորումից (ոչ սպիտակուցային բաղադրիչներից)։

Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքը բոլոր առանձնահատկությունները որոշվում են առաջնային կառուցվածքով։

Սպիտակուցների հատկությունները և գործունեությունները[խմբագրել]

Հատկությունները բազմազան են։ Կան ջրում լուծվող-չլուծվող, կարծր-փափուկ, ակտիվ-պակաս և այլն։ Սպիտակուցների ակտիվությունը դրսևորում են երրորդային և չորրորդային կառուցվածքում։

Սպիտակուցի բնական կառուցվածքի խախտումը կոչվում է բնափոխում (դենատուրացիա)։ Այն առաջանում է տարբեր գործոնների ազդեցության տակ (ջերմություն, ճնշում, ճառագայթում, քիմիական նյութեր) խզում են թույլ կապերը։ Բնափոխված սպիտակուցի հատկությունները փոխվում են։ Դարձելի բնափոխման ժամանակ չեն խզվում պեպտիդային կապերը, այսինքն առաջնային կառուցվածքը չի խախտվում։ Մինչդեռ պեպտիդային կապերի խզումը բերում է անդարձելի դենատուրացիայի։

Բջջում սպիտակուցները կատարում են կարևոր և բազմապիսի ֆունկցիաներ։

  1. Կառուցողական՝ մասնակցում են բոլոր բջջային թաղանթների, օրգանոիդների ձևավորմանը, կոլագեն սպիտակուցը մտնում է շարակցական հյուսվածքի մեջ։
  2. Շարժողական՝ տարբեր տեսակի շարժումները կատարվում են հատուկ կծկողական սպիտակուցներում։ Մկաններում գտնվող ակտինը և միոզինը կազմավորում են մկանաթելերը, պահելով մեկը մյուսի նկատմամբ, ապահովում են մկանների կծկումը։ Ֆլագելին սպիտակուցը իրականացնում է թարթիչների և մտրակների շարժումները։
  3. Փոխադրական՝ ընդունակ են միացնելու և փոխադրելու զանազան նյութեր։ Հեմոգլոբինը փոխադրում է O2 և CO2: Պերմեազները բջջաթաղաթներում կապում և փոխադրում են օրգանական և անօրգանական տարբեր նյութեր, ապահովում են դրանց ակտիվ և խիստ ընտրողական տեղափոխումը։ Պերմեազները ֆերմենտներ չեն։
  4. Էներգետիկ՝ 1գ սպիտակուցի լրիվ քայքայումից անջատվում է 17,6 ԿՋ էներգիա։ Որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործվում են միայն այն ժամանակ, երբ սպառվում են էներգիայի առաջնային աղբյուրները (ածխաջրեր, ճարպեր)։ Բջջում սպիտակուցները, քայքայվում են սկզբում մինչև ամինաթթուների, ապա մինչև վերջնական արգասիքների (H2O, CO2, NH2, միզանյութ)։
  5. Պաշտպանական՝ Ի պատասխան օտարածին նյութերի՝ հակածինների (սպիտակուց) օրգանիզմում B լիմֆոցիտների կողմից սինթեզվում են յուրահատուկ սպիտակուցներ՝ հակամարմիններ, որոնց տարածական կառուցվածքը համապատասխանում է հակածիններին և վնասազերծում դրանք։ Սպիտակուցային բնույթի հակամարմինները ապահովում են իմունիտետը, պաշտպանելով օրգանիզմը վիրուսներից, բակտերիաներից, օտարածին մասնիկներից՝ հակածիններից։ Հակամարմիններից են իմունագլոբուլինները, ինտերֆերոնը։
  6. Ազդանշանային՝ Բջջաթաղանթում կան սպիտակուցի այնպիսի մոլեկուլներ, որոնք ընդունակ են փոխել իրենց երրորդային կառուցվածքը, ի պատասխան արտաքին միջավայրի գործոնների։ Նման սպիտակուցներ գտնվում են ընկալիչների հետ, որպես ազդանշան սկզբնավորում են պատասխան ռեակցիա։ Բջիջների միջև փոխազդեցությունը ապահովում են նաև վիտամինները, որոնք հանդիսանում են ախտաբանական գործընթացների ազդանշաններ։ Ազդանշանային ֆունկցիաներն իրականացնում են հորմոնները, աճի գործոնները եւ այլն: Հորմոնները տեղաշարժվում են արյան միջոցով: Նրանք կարգավորում են արյան մեջ եղած նյութերի խտությունը, աճը, բազմացումը եւ այլ պրոցեսներ: Այդպիսի սպիտակուցների օրինակ է ինսուլինը, որը կարգավորում է արյան մեջ եղած գլյուկոզայի խտությունը:
  7. Կատալիզային՝ Ֆերմենտները կենսաբանական կատալիզատորներ են, որոնք արագացնում են բջջի նյութերի փոխարկումները, թե սինթեզի (անաբոլիզմ), թե ճեղքման (կատաբոլիզմ) գործընթացները՝ մնալով անփոփոխ, այսինքն չեն ծախսվում քիմիական ռեակցիաների ընթացքում։ Առաջինը հայտնաբերվել է ուրեազ ֆերմենտը։ Ֆերմենտի կատալիտիկ ակտիվությունը որոշվում է նրա ակտիվ կենտրոնով, որը համապատասխանում է նյութի տարածական կառուցվածքին ինչպես կողպեքը բանալուն։ Ֆերմենտի բնափոխման ժամանակ նրա կատալիտիկ ակտիվությունը ընկճվում է, քանի որ խանգարվում է ակտիվ կենտրոնի կառուցվածքը։ Բջջում ռեակցիաների, հետևապես ֆերմենտների թիվը մի քանի հազար է. Ֆերմենտը կրում է այն նյութի անունը, որը վրա ազդում է, փոխվում է վերջավորությունը։ Ֆերմենտի գործունեությունը կարգավորվում է միջավայրի շատ գործոններով։
  1. Գործում են որոշակի ջերմաստիճանում (36-40)։ Ավելի բարձր և ցածր ջերմաստիճաններում կորցնում է ակտիվությունը։
  2. Գործում է որոշակի միջավայրում (PH)։
  3. Փոխակերպվող նյութի կոնցենտրացիան։
  4. Այլ նյութերի առկայությունը(ակտիվանում են կոնֆերմենտներով)։ Կան տարբեր բնույթի արգելակիչներ (ծանր մետաղների իոնները) և խթանիչ (Cu, Zn, Fe, Mn, Ca-իոնները)։
  5. Բջջում ֆերմենտները որոշակի տեղաբաշխված են, մեծ մասամբ կապված են բջջային օրգանոիդային թաղանթներում, որտեղ նրանք ունեն որոշակի դասավորություն, որի շնորհիվ քիմիական ռեակցիաների հաջորդականությամբ, ճշտությամբ։

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]