Սպիտակուց

3D-ով ներկայացված սպիտակուցի տեսքը.

Սպիտակուցի կառուցվածքային կազմավորվածության մակարդակները: 1 — առաջնային, 2 — երկրորդային, 3 — երրորդային, 4 — չորրորդային

Սպիտակուցները բարձրամոլեկուլային բնական օրգանական նյութեր, կազմված են ամինաթթուներից և կարևորագույն դեր են կատարում օրգանիզմների կառուցվածքում:

Սպիտակուցներ(կառուցվածքը)

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 կենսապոլիմերներ են, կազմված նման, սակայն ոչ միատեսակ մոնոմերներից`ամինաթթուներից (20 տեսակ): Հայտնի են 100-ից ավել 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 ոչ սպիտակուցային մասը, կոչվում են պրոտեիդներ: Օրինակ հեմոգլոբինը կազմված է 4 մոլ Fe պարունակող հեմից և գլոբին սպիտակուցից. որով պայմանավորված է հյուսվածքների անհամատեղերիությունը:

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, էլեկտրաստատաիկ, 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

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 սպիտեկուցը մտնում է շարակցական հյուսվածքի մեջ:
2. Շարժողական-տարբեր տեսակի շարժումները կատարվում են հատուկ կծկողական սպիտայուցներում: 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 միացնել և փոխադրել 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 տեղաթոխումը: Պերմեազները ֆերմենտներ չեն:

1. 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, NH3, միզանյութ):
2. Պաշտպանական-Ի` պատասխան օտարախին նյութերի` հակածինների (սպիտկուց) օրգանիզմում B լիմֆոցիտների կողմից սինթեզվում են յուրահատուկ սպիտակուցներ էհակամարմիններ, 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:

1. 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:

1. Կատալիզային-Ֆերմենտները կենսաբանական կատալիզատորներ են, որոնք արագացնում են նյութերի փոխարկումները բջջում, թե սինթեզի, թե ճեղքման գործընթացները` մնալով անփոփոխ, այսինքն չեն ծախսվում քիմիական ռեակցիաների ընթացքում: Առաջինը հայտնաբերվել է ուրեազ ֆերմենտը: Ֆերևմենտի կատալիտիկ ակտիվությունը որոշվում է նրա ակտիվ կենտրոնով, որը համապատասխանում է նյութի տարածական կառուցվածքին ինչպես կողպեքը բանալուն: Ֆերմենտի բնափոխման ժամանակ նրևա կատալիտիկ ակտիվությունը ընկճվում է, քանի որ խանգարվում թ 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:
2. Գործում են որոշակի ջերմաստիճանում (36-40) բարձր և ցածր ջերմաստիճաններում կորցնում է ակտիվությունը:
3. Գործում է որոշակի միջավայրում (PH):
4. Փոխակերպվող նյութի կոնցենտրացիան:
5. Այլ նյութերի առկայությունը(ակտիվանում են կոնֆերմենտներով): Կան տարբեր բնույթի արգելակիչներ (ծանր մետաղների իոնները) և խթանիչ (Cu, Zn, Fe, Mn, Ca-իոնները):
6. Բջջում ֆերմենտները որոշակի տեղաբաշխված են, մեծ մասամբ կապված են բջջային օրգանոիդային թաղանթներում, որտեղ նրանք ունեն որոշակի դասավորություն, որի շնորհիվ քիմիական ռեակցիաների հաջորդականությամբ, ճշտությամբ: