Protein (polipeptida, protein) adalah zat makromolekul, yang meliputi asam alfa-amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Komposisi protein dalam organisme hidup ditentukan oleh kode genetik. Sebagai aturan, sintesis menggunakan satu set 20 asam amino standar.
Klasifikasi protein
Pemisahan protein dilakukan menurut kriteria yang berbeda:
- Bentuk molekul.
- Komposisi.
- Fungsi.
Menurut kriteria terakhir, protein diklasifikasikan:
- Pada struktural.
- Bergizi dan hemat.
- Transportasi.
- Kontraktor.
Protein struktural
Ini termasuk elastin, kolagen, keratin, fibroin. Polipeptida struktural terlibat dalam pembentukan membran sel. Mereka dapat membuat saluran atau melakukan fungsi lain di dalamnya.
Bergizi, penyimpanan protein
Polipeptida nutrisi adalah kasein. Karena itu, organisme yang tumbuh dilengkapi dengan kalsium, fosfor, danasam amino.
Cadangan protein adalah biji tanaman budidaya, putih telur. Mereka dikonsumsi selama tahap perkembangan embrio. Dalam tubuh manusia, seperti pada hewan, protein tidak disimpan sebagai cadangan. Mereka harus diperoleh secara teratur dengan makanan, jika tidak, kemungkinan berkembangnya distrofi.
Transportasi polipeptida
Hemoglobin adalah contoh klasik dari protein semacam itu. Polipeptida lain yang terlibat dalam pergerakan hormon, lipid dan zat lain juga ditemukan dalam darah.
Membran sel mengandung protein yang memiliki kemampuan untuk mengangkut ion, asam amino, glukosa, dan senyawa lain melintasi membran sel.
Protein kontraktil
Fungsi polipeptida ini terkait dengan kerja serat otot. Selain itu, mereka menyediakan pergerakan silia dan flagela pada protozoa. Protein kontraktil menjalankan fungsi pengangkutan organel di dalam sel. Karena kehadiran mereka, perubahan bentuk seluler dipastikan.
Contoh protein kontraktil adalah miosin dan aktin. Patut dikatakan bahwa polipeptida ini ditemukan tidak hanya di sel-sel serat otot. Protein kontraktil melakukan tugasnya di hampir semua jaringan hewan.
Fitur
Sebuah polipeptida individu, tropomiosin, ditemukan dalam sel. Protein otot kontraktil miosin adalah polimernya. Ini membentuk kompleks dengan aktin.
Protein otot kontraktil tidak larut dalam air.
Laju sintesis polipeptida
Ini diatur oleh tiroid danhormon steroid. Menembus ke dalam sel, mereka mengikat reseptor spesifik. Kompleks yang terbentuk menembus inti sel dan berikatan dengan kromatin. Hal ini meningkatkan laju sintesis polipeptida pada tingkat gen.
Gen aktif memberikan peningkatan sintesis RNA tertentu. Ia meninggalkan nukleus, pergi ke ribosom dan mengaktifkan sintesis protein struktural atau kontraktil baru, enzim atau hormon. Ini adalah efek anabolik dari gen.
Sementara itu, sintesis protein dalam sel adalah proses yang agak lambat. Ini membutuhkan biaya energi yang tinggi dan bahan plastik. Dengan demikian, hormon tidak dapat dengan cepat mengontrol metabolisme. Tugas utama mereka adalah mengatur pertumbuhan, diferensiasi dan perkembangan sel-sel dalam tubuh.
Kontraksi otot
Ini adalah contoh utama dari fungsi kontraktil protein. Dalam perjalanan penelitian, ditemukan bahwa dasar kontraksi otot adalah perubahan sifat fisik polipeptida.
Fungsi kontraktil dilakukan oleh protein aktomiosin, yang berinteraksi dengan asam adenosin trifosfat. Sambungan ini disertai dengan kontraksi miofibril. Interaksi seperti itu dapat diamati di luar tubuh.
Misalnya, jika serat otot direndam dalam air (dimaserasi), tanpa rangsangan, terkena larutan adenosin trifosfat, kontraksi tajam mereka akan dimulai, mirip dengan kontraksi otot hidup. Pengalaman ini sangat penting secara praktis. Dia membuktikan fakta bahwakontraksi otot memerlukan reaksi kimia protein kontraktil dengan zat yang kaya energi.
Aksi vitamin E
Di satu sisi, itu adalah antioksidan intraseluler utama. Vitamin E melindungi lemak dan senyawa lain yang mudah teroksidasi dari oksidasi. Pada saat yang sama, ia bertindak sebagai pembawa elektron dan berpartisipasi dalam reaksi redoks, yang terkait dengan penyimpanan energi yang dilepaskan.
Defisiensi vitamin E menyebabkan atrofi jaringan otot: kandungan protein kontraktil miosin berkurang tajam, dan digantikan oleh kolagen, polipeptida inert.
Kekhususan miosin
Ini dianggap sebagai salah satu protein kontraktil utama. Ini menyumbang sekitar 55% dari total kandungan polipeptida dalam jaringan otot.
Filamen (filamen tebal) miofibril terbuat dari miosin. Molekul tersebut mengandung bagian fibrilar yang panjang, yang memiliki struktur heliks ganda, dan kepala (struktur globular). Miosin mengandung 6 subunit: 2 rantai berat dan 4 rantai ringan terletak di bagian globular.
Tugas utama daerah fibrilar adalah kemampuannya untuk membentuk berkas filamen miosin atau protofibril tebal.
Di kepala adalah situs aktif ATPase dan pusat pengikatan aktin. Ini memastikan hidrolisis ATP dan mengikat filamen aktin.
Varietas
Subtipe aktin dan miosin adalah:
- Dynein flagela dan siliaprotozoa.
- Spektrin dalam membran eritrosit.
- Neurostenin dari membran perisinaptik.
Polipeptida bakteri yang bertanggung jawab atas pergerakan berbagai zat dalam gradien konsentrasi juga dapat dikaitkan dengan varietas aktin dan miosin. Proses ini juga disebut kemotaksis.
Peran asam adenosin trifosfat
Jika Anda memasukkan filamen aktomiosin ke dalam larutan asam, tambahkan ion kalium dan magnesium, Anda dapat melihat bahwa mereka memendek. Dalam hal ini, pemecahan ATP diamati. Fenomena ini menunjukkan bahwa pemecahan asam adenosin trifosfat memiliki hubungan tertentu dengan perubahan sifat fisikokimia protein kontraktil dan, akibatnya, dengan kerja otot. Fenomena ini pertama kali diidentifikasi oleh Szent-Gyorgyi dan Engelhardt.
Sintesis dan pemecahan ATP sangat penting dalam proses pengubahan energi kimia menjadi energi mekanik. Selama pemecahan glikogen, disertai dengan produksi asam laktat, seperti pada defosforilasi adenosin trifosfat dan asam fosfat kreatin, partisipasi oksigen tidak diperlukan. Ini menjelaskan kemampuan otot yang terisolasi untuk berfungsi dalam kondisi anaerobik.
Asam laktat dan produk yang terbentuk selama pemecahan adenosin trifosfat dan asam fosfat kreatin menumpuk di serat otot yang lelah saat bekerja di lingkungan anaerobik. Akibatnya, cadangan zat habis, selama pemisahan energi yang diperlukan dilepaskan. Jika otot yang lelah ditempatkan di lingkungan yang mengandung oksigen, itu akanmengkonsumsinya. Beberapa asam laktat akan mulai teroksidasi. Akibatnya, air dan karbon dioksida terbentuk. Energi yang dilepaskan akan digunakan untuk resintesis kreatin fosfat, asam adenosin trifosfat dan glikogen dari produk peluruhan. Karena ini, otot akan kembali memperoleh kemampuan untuk bekerja.
otot rangka
Sifat individu polipeptida hanya dapat dijelaskan dengan contoh fungsinya, yaitu kontribusinya terhadap aktivitas kompleks. Di antara beberapa struktur yang korelasinya telah ditetapkan antara protein dan fungsi organ, otot rangka patut mendapat perhatian khusus.
Selnya diaktifkan oleh impuls saraf (sinyal yang diarahkan ke membran). Secara molekuler, kontraksi didasarkan pada siklus jembatan silang melalui interaksi periodik antara aktin, miosin, dan Mg-ATP. Protein pengikat kalsium dan ion Ca bertindak sebagai mediator antara efektor dan sinyal saraf.
Mediasi membatasi kecepatan respons terhadap impuls "hidup/mati" dan mencegah kontraksi spontan. Pada saat yang sama, beberapa osilasi (fluktuasi) serat otot roda gila serangga bersayap dikendalikan bukan oleh ion atau senyawa bermolekul rendah serupa, tetapi langsung oleh protein kontraktil. Karena itu, kontraksi yang sangat cepat dimungkinkan, yang, setelah aktivasi, berlanjut dengan sendirinya.
Sifat kristal cair polipeptida
Saat memperpendek serat ototperiode kisi yang dibentuk oleh protofibril berubah. Ketika kisi filamen tipis memasuki struktur elemen tebal, simetri tetragonal digantikan oleh heksagonal. Fenomena ini dapat dianggap sebagai transisi polimorfik dalam sistem kristal cair.
Fitur proses mekanokimia
Mereka bermuara pada transformasi energi kimia menjadi energi mekanik. Aktivitas ATP-ase membran sel mitokondria mirip dengan kerja sistem iosin otot rangka. Fitur umum juga dicatat dalam sifat mekanokimia mereka: mereka direduksi di bawah pengaruh ATP.
Konsekuensinya, protein kontraktil harus ada di membran mitokondria. Dan dia benar-benar ada. Telah ditetapkan bahwa polipeptida kontraktil terlibat dalam mekanokimia mitokondria. Namun ternyata phosphatidylinositol (lipid membran) juga berperan penting dalam proses tersebut.
Ekstra
Molekul protein miosin tidak hanya berkontribusi pada kontraksi berbagai otot, tetapi juga dapat berpartisipasi dalam proses intraseluler lainnya. Ini, khususnya, adalah tentang pergerakan organel, perlekatan filamen aktin ke membran, pembentukan dan fungsi sitoskeleton, dll. Hampir selalu, molekul berinteraksi dalam satu atau lain cara dengan aktin, yang merupakan kontraktil kunci kedua. protein.
Telah dibuktikan bahwa molekul aktomiosin dapat berubah panjangnya di bawah pengaruh energi kimia yang dilepaskan ketika residu asam fosfat dipecah dari ATP. Dengan kata lain, proses inimenyebabkan kontraksi otot.
Sistem ATP dengan demikian bertindak sebagai semacam akumulator energi kimia. Sesuai kebutuhan, itu berubah langsung menjadi mekanis melalui actomyosin. Pada saat yang sama, tidak ada karakteristik tahap peralihan dari proses interaksi elemen lain - transisi ke energi panas.
