Ang kinakailangang pang-araw-araw na paggamit ng protina ay humahantong sa nutrisyon ng tissue ng kalamnan at ang tamang antas ng mga amino acid sa. Ang mga sintomas ng labis na protina sa katawan ay nagpapahiwatig ng pagkalason sa tissue sa pamamagitan ng mga produkto ng pagkasira nito, na nagiging sanhi ng panloob at panlabas na kakulangan sa ginhawa sa pasyente.

Protina sa katawan - ano ito?

Ang mga amino acid, na magkakaugnay sa isang espesyal na paraan, ay bumubuo ng mataas na molekular na timbang na mga compound sa katawan. mga organikong compound- mga protina. Kapag ang protina ay pumapasok sa katawan nang hindi nagbabago, hindi ito nasisipsip, kaya ito ay nasira sa mga amino acid.

Sa katawan, ang mga kinakailangang protina ay nabuo mula sa mga amino acid, na gumaganap ng isang bilang ng mga function:

• Ang mga compound ay isang mahalagang bahagi ng mga organelles at cytoplasms ng mga selula ng katawan. Halimbawa, protina nag-uugnay na tisyu nakikilahok sa paglaki ng buhok, mga plato ng kuko, tendon, atbp.

Ang protina sa katawan ay may mahalagang papel sa normal na paggana ng lahat ng organ. Samakatuwid, napakahalaga na kontrolin ang dosis ng protina. Ang labis na protina ay madalas na humahantong sa mga malubhang sakit, kaya sa mga unang palatandaan ng paglihis, dapat kang kumunsulta sa mga espesyalista.

Ang mga protina ay isa sa pinakamahalaga at mahahalagang sangkap sa katawan ng tao.

Gaano kadalas natin nararamdaman ang kakulangan ng mga bitamina at mineral halos bawat taon dahil sa pagsisimula ng mapanglaw at pagkapagod at kusang-loob, dahil sa ugali, ipatungkol ito sa "vitaminosis". Ngunit mahalagang maunawaan na maraming problema sa kalusugan ang maaaring maiugnay sa kakulangan ng kalidad ng protina. At ito, sa kasamaang-palad, ay isang bagay na bihira nating alalahanin.

Paano natin malalaman kung ang ating katawan ay may sapat na protina at kung oras na upang palitan ang mga reserba nito? Ang kakulangan sa protina sa katawan ay mapapansin ng mga sumusunod na palatandaan:

Cravings para sa matamis

Ito ay isa sa mga pangunahing palatandaan ng kakulangan sa protina kapag sumunggab ka sa matamis at ang pakiramdam ng gutom ay hindi umalis sa iyo. Nagkataon lamang na kapag nililimitahan ang mga pagkaing protina, hindi tayo nagmamadaling mag-load ng karne at itlog - ang pangunahing gawain ng mga protina ay upang mapanatili ang mga antas ng asukal sa dugo. At ito ay mga matamis na tumutulong sa mabilis na pagwawasto ng sitwasyon.

Mahinang konsentrasyon

Ang konsentrasyon ay magiging mahusay lamang kung ang antas ng asukal sa dugo ay balanse. At kapag ang antas na ito ay napapailalim sa patuloy na pagbabagu-bago, kung gayon ay maaaring magkaroon ng isang pakiramdam ng mahamog na kamalayan, kung saan imposibleng mag-concentrate sa trabaho o pag-aaral. Samakatuwid, tandaan: ang utak ay dapat palaging pakainin ng mga protina.

Pagkalagas ng buhok
Mahalagang malaman na ang mga protina ay isang mahalagang materyal na gusali para sa lahat ng mga selula, kabilang ang mga follicle ng buhok. Kapag ang mga follicle na ito ay malakas, ang buhok ay mananatili sa ulo, ngunit sa isang talamak na kakulangan ng mga protina, nagsisimula silang aktibong mahulog.

kahinaan

Ito ay kilala na ang mga protina ay ang pangunahing materyal na gusali para sa mga kalamnan. Samakatuwid, kapag may kakulangan ng protina sa katawan, ang mga kalamnan ay nagsisimulang bumaba sa laki. Sa paglipas ng panahon, ang kundisyong ito ay maaaring humantong sa talamak na panghihina at pagkawala ng lakas.

Sakit
Ang buong immune system ng tao ay direktang nakasalalay sa sistematikong pag-agos ng protina. Iyon ang dahilan kung bakit ang madalas na sipon at mga nakakahawang sakit ay malinaw na katibayan ng kakulangan ng mga protina.

Ano ang nilalaman ng protina?

Mga protina ng hayop at halaman

Para sa pinaka-bahagi mga produktong halaman protina ay nakapaloob sa hindi bababa sa dami kaysa sa gatas o manok. Ngunit ang katawan ng tao ay idinisenyo sa paraang, gaya ng dati, ang protina ay bahagyang hinihigop, at lahat ng iba pa ay pinalabas sa ihi. Dapat mong ubusin ang protina ng parehong pinagmulan ng halaman at hayop - ngunit ito ay perpekto. Kung susundin mo ang anumang uri ng vegetarianism, kakailanganin mo lamang na balansehin ang iyong diyeta upang mabayaran ang kakulangan ng protina ng hayop.

protina ng hayop

Aling mga pagkain ang naglalaman ng protina ng hayop:

• kefir;
• matapang na keso;
• pagkaing-dagat at isda;
• cottage cheese;
• gatas;
• puti ng itlog;
• pandiyeta karne - kuneho at pabo;
• pulang karne;
• manok.

Ang lahat ng nakalistang produkto ay naglalaman ng parehong protina at taba, ngunit hindi sa pinakamaliit na dami. Hindi natin dapat kalimutan na sa mga produktong naglalaman ng protina, inirerekumenda na bigyan ng kagustuhan ang mga produkto ng pagawaan ng gatas, ang taba ng nilalaman na kung saan ay hindi hihigit sa 3%, walang balat na manok at walang taba na karne. Tulad ng para sa mga keso, ang taba ng nilalaman ay pinapayagan hanggang sa 40%.

Protina batay sa halaman

Dahil ang vegetarianism ay nasa uso sa ngayon, sasabihin namin sa iyo kung aling mga halaman ang naglalaman ng malaking dami ng protina.

Kaya, mani:

• Brazilian nut;
• macadamia nut;
• hazelnut;
• mga pine nuts;
• mga walnut;
• almond butter at almond.

Ang protina ng halaman ay natutunaw mula sa mga cereal, gayunpaman, kailangan mong malaman, hindi bababa sa upang pagsamahin sa protina ng hayop, kung saan ang mga cereal ay naglalaman ng protina sa maraming dami:

• mani;
• quinoa;
• oats;
• perlas barley;
• mga gisantes;
• lentil;
• bakwit.

Ang pinaka-kanais-nais na kumbinasyon ay ang protina ng halaman at hayop nang sabay-sabay sa isang plato. At sa kadahilanang ito, ipinapayo namin sa iyo na pagsamahin ang mga produkto ng pagawaan ng gatas, isda at karne na may protina ng gulay, halimbawa, mga gulay.

Mga ardilya(kasingkahulugan mga protina) - mga high-molecular nitrogenous na organikong compound na polimer ng mga amino acid. Ang mga protina ay ang pangunahing at kinakailangang bahagi ng lahat ng mga organismo.

Ang tuyong bagay ng karamihan sa mga organo at tisyu ng mga tao at hayop, gayundin ng karamihan sa mga mikroorganismo, ay pangunahing binubuo ng mga protina. Ang mga sangkap ng protina ay sumasailalim sa pinakamahalagang proseso ng buhay. Halimbawa, ang mga proseso ng metabolic (pantunaw, paghinga, paglabas, atbp.) Ay tinitiyak ng aktibidad ng mga enzyme (tingnan), na likas na mga protina. Kasama rin sa mga protina ang mga contractile structure na sumasailalim sa paggalaw, halimbawa, muscle contractile protein (actomyosin), sumusuporta sa mga tissue ng katawan (collagen of bones, cartilage, tendons), integuments ng katawan (balat, buhok, kuko, atbp.), na binubuo ng pangunahing ginawa mula sa collagens, elastins, keratins, pati na rin ang mga lason, antigens at antibodies, maraming mga hormone at iba pang biologically mahalagang mga sangkap.

Ang papel na ginagampanan ng mga protina sa isang buhay na organismo ay binibigyang-diin ng kanilang mismong pangalan na "mga protina" (Greek protos una, pangunahin), iminungkahi ni G. J. Mulder (1838), na natuklasan na ang mga tisyu ng mga hayop at halaman ay naglalaman ng mga sangkap na kahawig ng puti ng itlog sa kanilang mga katangian. . Unti-unting itinatag na ang mga protina ay kumakatawan sa isang malaking klase ng magkakaibang mga sangkap na binuo ayon sa parehong plano. Napansin ang pinakamahalagang kahalagahan ng mga protina para sa mga proseso ng buhay, tinukoy ni Engels na ang buhay ay ang paraan ng pagkakaroon ng mga katawan ng protina, na binubuo sa patuloy na pag-renew ng sarili ng mga kemikal na bahagi ng mga katawan na ito.

Kemikal na komposisyon at istraktura ng mga protina

Ang mga protina ay naglalaman sa average ng tungkol sa 16% nitrogen. Sa kumpletong hydrolysis, ang mga protina ay nabubulok sa pagdaragdag ng tubig sa mga amino acid (tingnan). Ang mga molekula ng protina ay mga polimer na binubuo ng mga nalalabi ng humigit-kumulang 20 iba't ibang amino acid na kabilang sa natural na L-series, iyon ay, pagkakaroon ng parehong configuration ng alpha carbon atom, bagaman ang kanilang optical rotation ay maaaring hindi pareho at hindi palaging nakadirekta sa parehong direksyon. Ang komposisyon ng amino acid ng iba't ibang mga protina ay hindi pareho at nagsisilbing pinakamahalagang katangian ng bawat protina, pati na rin ang isang criterion para sa nutritional value nito (tingnan ang seksyong Mga protina sa nutrisyon). Ang ilang mga protina ay maaaring kulang sa ilang mga amino acid. Halimbawa, ang corn protein zein ay hindi naglalaman ng lysine at tryptophan. Ang iba pang mga protina, sa kabaligtaran, ay napakayaman sa mga indibidwal na amino acid. Kaya, salmon protamine - salmin - naglalaman ng higit sa 80% arginine, silk fibroin - tungkol sa 40% glycine (ang amino acid komposisyon ng ilang mga protina ay ipinakita sa Talahanayan 1).

Talahanayan 1. AMINO ACID COMPOSITION NG ILANG PROTEINS (sa porsyento ng timbang ng mga amino acid ng protina)

Sa hindi kumpleto (karaniwang enzymatic) hydrolysis ng mga protina, bilang karagdagan sa mga libreng amino acid, ang isang bilang ng mga sangkap na may medyo maliit na molekular na timbang, na tinatawag na peptides (tingnan) at polypeptides, ay nabuo. Sa mga protina at peptides, ang mga residue ng amino acid ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng tinatawag na peptide (acid-amide) bond, na nabuo ng carboxyl group ng isang amino acid at ang amino group ng isa pang amino acid:

Depende sa bilang ng mga amino acid, ang mga naturang compound ay tinatawag na di-, tri-, tetrapeptides, atbp., halimbawa:

Mahabang peptide chain (polypeptides), na binubuo ng sampu at daan-daang mga residue ng amino acid, ang bumubuo sa batayan ng istraktura ng molekula ng protina. Maraming mga protina ang binubuo ng isang solong polypeptide chain; ang iba pang mga protina ay may dalawa o higit pang polypeptide chain na magkakaugnay upang bumuo ng isang mas kumplikadong istraktura. Ang mahabang polypeptide chain ng parehong komposisyon ng amino acid ay maaaring magbigay ng isang malaking bilang ng mga isomer dahil sa iba't ibang pagkakasunud-sunod ng mga indibidwal na residue ng amino acid (tulad ng maraming iba't ibang mga salita at ang kanilang mga kumbinasyon ay maaaring gawin mula sa 20 mga titik ng alpabeto). Dahil ang iba't ibang mga amino acid ay maaaring naroroon sa polypeptides sa iba't ibang mga proporsyon, ang bilang ng mga posibleng isomer ay nagiging halos walang hanggan, at para sa bawat indibidwal na protina ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain ay katangian at natatangi. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na ito ay tumutukoy sa pangunahing istraktura ng protina, na kung saan ay tinutukoy ng kaukulang pagkakasunud-sunod ng mga deoxyribonucleotides sa mga istrukturang gene ng DNA ng isang partikular na organismo. Sa ngayon, ang pangunahing istraktura ng maraming mga protina ay pinag-aralan, pangunahin ang mga hormone ng protina, mga enzyme at ilang iba pang biologically active na mga protina. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid ay natutukoy sa pamamagitan ng enzymatic hydrolysis ng beks at pagkuha ng tinatawag na mga peptide na mapa gamit ang two-dimensional chromatography (tingnan) at electrophoresis (tingnan). Ang bawat peptide ay sinusuri para sa mga terminal na amino acid bago at pagkatapos ng paggamot na may aminopolypeptidase, isang partikular na enzyme na sunud-sunod na humihiwalay sa amino-terminal (N-terminal) amino acids, at carboxypolypeptidase, na humihiwalay sa carboxy-terminal (C-terminal) amino acids. Upang matukoy ang mga N-terminal amino acid, ginagamit ang mga reagents na pinagsama sa libreng amino group ng terminal amino acid. Kadalasan, ginagamit ang dinitrofluorobenzene (1-fluoro-2,4-dinitrobenzene), na nagbibigay ng dinitrophenyl derivative na may N-terminal amino acid, na maaaring matukoy pagkatapos ng hydrolysis at chromatographic separation ng hydrolyzate. Kasama ng dinitrofluorobenzene na iminungkahi ni F. Sanger, ginagamit din ang phenylisothiocyanate na paggamot ng P. Edman. Sa kasong ito, ang phenylthiohydantoin ay nabuo kasama ang terminal amino acid, na madaling matanggal mula sa polypeptide chain at maaaring makilala. Upang matukoy ang C-terminal amino acids, ginagamit ang pag-init ng peptide sa acetic anhydride na may ammonium thiocyanate. Bilang resulta ng condensation, ang isang thiohydantoin ring ay nakuha, kabilang ang isang terminal amino acid radical, na pagkatapos ay madaling matanggal mula sa peptide at ang likas na katangian ng C-terminal amino acid ay maaaring matukoy. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina ay natutukoy batay sa pagkakasunud-sunod ng mga peptide na nakuha gamit ang iba't ibang mga enzyme at isinasaalang-alang ang pagtitiyak ng bawat enzyme na pumuputol sa protina sa peptide bond na nabuo ng isang tiyak na amino acid. Kaya, ang pagtukoy sa pangunahing istraktura ng isang protina ay isang napakahirap at matagal na trabaho. Ang iba't ibang mga pamamaraan ay matagumpay na ginamit upang direktang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid gamit ang X-ray diffraction analysis (q.v.) o sa pamamagitan ng mass spectrometry (q.v.) ng mga peptide derivatives na nakuha mula sa hydrolysis ng protina ng iba't ibang mga enzyme.

Sa spatially, ang mga polypeptide chain ay kadalasang bumubuo ng helical configuration, na pinagsasama-sama ng mga hydrogen bond at bumubuo ng pangalawang istraktura ng protina. Ang pinakakaraniwan ay ang tinatawag na a-helix, kung saan mayroong 3.7 amino acid residues bawat pagliko.

Ang mga indibidwal na residue ng amino acid sa pareho o sa iba't ibang polypeptide chain ay maaaring konektado sa isa't isa gamit ang disulfide o ester bond. Kaya, sa molekula ng insulin monomer (Larawan 1), ikinonekta ng mga disulfide bond ang ika-6 at ika-11 na labi ng cysteine ​​​​ng A-chain at ang ika-7 at ika-20 na labi ng cysteine ​​ng A-chain, ayon sa pagkakabanggit, sa ika-7 at Ika-19 na cysteine ​​​​residues ng B-chain. Ang ganitong mga bono ay nagbibigay sa polypeptide chain, na karaniwang may helical at non-helical na mga seksyon, isang tiyak na conformation, na tinatawag na tertiary structure ng protina.

kanin. 1. Scheme ng sequence ng amino acid sa bovine insulin monomer molecule. Sa itaas ay chain A, sa ibaba ay chain B. Ang mga makapal na linya ay nagpapahiwatig ng disulfide bond; sa mga bilog ay pinaikling pangalan ng mga amino acid.

Ang quaternary na istraktura ng isang protina ay tumutukoy sa pagbuo ng mga complex mula sa monomeric na mga molekula ng protina. Halimbawa, ang molekula ng hemoglobin ay binubuo ng apat na monomer (dalawang alpha chain at dalawang beta chain). Ang quaternary na istraktura ng lactate dehydrogenase enzyme ay isang tetramer na binubuo ng 4 na monomeric na molekula. Ang mga monomer na ito ay may dalawang uri: H, katangian ng cardiac muscle, at M, katangian ng skeletal muscles. Alinsunod dito, mayroong 5 magkakaibang isoenzymes ng lactate dehydrogenase, na mga tetramer mula sa magkakaibang kumbinasyon ng dalawang monomer na ito - HNNH, HHHM, HHMM, HMMM at MMMM. Tinutukoy ng istraktura ng isang protina ang mga biological na katangian nito, at kahit na ang isang bahagyang pagbabago sa conform ay maaaring magkaroon ng napakalaking epekto sa aktibidad ng enzymatic o iba pang biological na katangian ng protina. Gayunpaman, ang pinakamahalagang bagay ay ang pangunahing istraktura ng protina, na tinutukoy ng genetically at madalas na tinutukoy ang mas mataas na mga istraktura ng protina. Ang pagpapalit ng kahit isang residue ng amino acid sa isang polypeptide chain na binubuo ng daan-daang mga amino acid ay maaaring makabuluhang baguhin ang mga katangian ng isang partikular na protina at kahit na ganap na alisin ito ng biological na aktibidad. Halimbawa, ang hemoglobin, na matatagpuan sa mga erythrocytes na may sickle cell anemia, ay naiiba sa normal na hemoglobin A sa pamamagitan lamang ng pagpapalit sa glutamic acid residue sa ika-6 na posisyon ng p-chain ng valine residue, iyon ay, pagpapalit lamang ng isa sa 287 amino acid. . Gayunpaman, ang kapalit na ito ay sapat na para sa binagong hemoglobin na magkaroon ng matinding kapansanan sa solubility at sa malaking lawak ay nawawala ang pangunahing tungkulin nito sa pagdadala ng oxygen sa mga tisyu. Sa kabilang banda, sa mahigpit na tinukoy na istraktura ng insulin (Larawan 1), ang likas na katangian ng mga residue ng amino acid sa ika-8, ika-9 at ika-10 na posisyon ng chain A (sa pagitan ng dalawang cysteine ​​​​residues) ay tila hindi mahalaga, dahil ang tatlong residues na ito ay may tiyak na pagtitiyak; sa bovine insulin ang mga ito ay kinakatawan ng pagkakasunod-sunod na ala-ser-val, sa tupa - ala-gli-val, sa kabayo - tre-gli-ile, at sa insulin ng tao, baboy at balyena - tre-ser-ile.

Mga katangian ng physicochemical

Ang molekular na timbang ng karamihan sa mga protina ay mula 10-15 libo hanggang 100 libo, ngunit may mga protina na may molekular na timbang na 5-10 libo at ilang milyon. Karaniwan, ang mga polypeptide na may timbang na molekular sa ibaba 5 libo ay inuri bilang peptides. Karamihan sa mga likidong protina at mga tisyu ng katawan (halimbawa, mga protina ng dugo, itlog, atbp.) ay natutunaw sa tubig o sa mga solusyon sa asin. Ang mga protina ay karaniwang gumagawa ng mga opalescent na solusyon na kumikilos tulad ng mga colloid. Ang pagkakaroon ng maraming hydrophilic group sa kanilang komposisyon, ang mga protina ay madaling nagbubuklod ng mga molekula ng tubig at nasa mga tisyu sa isang hydrated na estado, na bumubuo ng mga solusyon o gel. Maraming mga protina ay mayaman sa hydrophobic residues at hindi matutunaw sa karaniwang mga solvents ng protina. Ang ganitong mga protina (halimbawa, collagen at elastin ng connective tissue, silk fibroin, keratin ng buhok at mga kuko) ay likas na fibrillar, at ang kanilang mga molekula ay pinahaba sa mahabang mga hibla. Ang mga natutunaw na protina ay karaniwang kinakatawan ng hugis-coil, globular na mga molekula. Gayunpaman, ang paghihiwalay ng mga protina sa globular at fibrillar ay hindi ganap, dahil ang ilang mga protina (halimbawa, muscle actin) ay may kakayahang baligtarin mula sa isang globular patungo sa isang pagsasaayos ng fibrillar depende sa mga kondisyon sa kapaligiran.

Tulad ng mga amino acid, ang mga protina ay tipikal na amphoteric electrolytes (tingnan ang Ampholytes), ibig sabihin, binabago nila ang kanilang electrical charge depende sa pH ng kapaligiran. Sa isang electric field, ang mga protina ay lumilipat patungo sa anode o cathode, depende sa tanda ng electric charge ng molekula, na tinutukoy pareho ng mga katangian ng protina at pH ng medium. Ang paggalaw na ito sa isang electric field, na tinatawag na electrophoresis, ay ginagamit para sa analytical at preparative separation ng mga protina, na karaniwang naiiba sa kanilang electrophoretic mobility. Sa isang tiyak na pH, na tinatawag na isoelectric point (tingnan), na hindi pareho para sa iba't ibang mga protina, ang bilang ng mga positibo at negatibong singil ng molekula ay katumbas ng bawat isa, at ang molekula sa kabuuan ay neutral sa kuryente at hindi lumipat sa isang electric field. Ang pag-aari na ito ng mga protina ay ginagamit para sa kanilang paghihiwalay at paglilinis gamit ang isoelectric focusing method, na binubuo ng protein electrophoresis sa isang pH gradient na nilikha ng isang sistema ng mga buffer solution. Sa kasong ito, posible na pumili ng isang pH na halaga kung saan ang nais na protina ay namuo (dahil ang solubility ng protina sa isoelectric point ay ang pinakamababa), at karamihan sa mga "contaminating" na protina ay mananatili sa solusyon.

Bilang karagdagan sa pH, ang solubility ng mga protina ay nakasalalay nang malaki sa presensya at konsentrasyon ng mga asing-gamot sa solusyon. Ang mataas na konsentrasyon ng mga asing-gamot ng mga monovalent na kasyon (ang ammonium sulfate ay kadalasang ginagamit) ay namuo sa karamihan ng mga protina. Ang mekanismo ng naturang pag-ulan (salting out) ay ang pagbubuklod ng mga asin ng tubig sa pamamagitan ng mga ions, na bumubuo ng isang hydration shell ng mga molekula ng protina. Dahil sa dehydration, ang solubility ng mga protina ay bumababa at sila ay namuo. Ang mekanismo ng pag-ulan ng protina na may alkohol at acetone ay pareho. Ang pag-ulan ng mga protina sa pamamagitan ng pag-aasin o mga organikong likido na hinaluan ng tubig ay ginagamit upang paghiwalayin at paghiwalayin ang mga protina habang pinapanatili ang kanilang mga natural (katutubong) katangian. Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon ng pag-ulan, ang mga protina ay maaaring makuha sa mala-kristal na anyo at maaaring malinis na mabuti mula sa iba pang mga protina at hindi protina na mga dumi. Ang ilang mga pamamaraan ng ganitong uri ay ginagamit upang makakuha ng mala-kristal na paghahanda ng maraming mga enzyme o iba pang mga protina. Pag-init ng mga solusyon sa protina sa mataas na temperatura, pati na rin ang pag-ulan ng protina na may mga asing-gamot ng mabibigat na metal o puro acids, lalo na ang trichloroacetic, sulfosalicylic, perchloric, ay humahantong sa coagulation (clotting) ng protina at pagbuo ng isang hindi matutunaw na namuo. Sa ilalim ng gayong mga impluwensya, ang mga molekula ng labile protein ay nagde-denature, nawawala ang kanilang mga biological na katangian, sa partikular na aktibidad ng enzymatic, at nagiging hindi matutunaw sa orihinal na solvent. Sa panahon ng denaturation, ang katutubong pagsasaayos ng molekula ng protina ay nagambala, at ang mga polypeptide chain ay bumubuo ng mga random na coils.

Sa panahon ng ultracentrifugation, ang mga protina ay idineposito sa acceleration field ng centrifugal force sa bilis na higit na nakasalalay sa laki ng mga particle ng protina. Alinsunod dito, upang matukoy ang mga molekular na timbang ng mga protina, ginagamit ang pagpapasiya ng mga constant ng sedimentation sa isang ultracentrifuge, pati na rin ang rate ng pagsasabog ng mga protina, sinasala ang mga ito sa pamamagitan ng mga molecular sieves, pagpapasiya ng electrophoretic mobility sa panahon ng electrophoresis sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, at ilang iba pang mga pamamaraan.

Mga pamamaraan para sa pagtuklas at pagpapasiya ng mga protina

Ang mga qualitative na reaksyon sa mga protina ay batay sa kanilang mga katangiang physicochemical o sa mga reaksyon ng ilang partikular na grupo ng kemikal sa molekula ng protina. Gayunpaman, dahil ang molekula ng protina ay naglalaman ng isang malaking bilang ng iba't ibang mga grupo ng kemikal, ang reaktibiti ng mga protina ay napakataas at wala sa mga qualitative na reaksyon sa mga protina ay mahigpit na tiyak. Ang isang konklusyon tungkol sa pagkakaroon ng isang protina ay maaari lamang gawin batay sa kumbinasyon ng isang bilang ng mga reaksyon. Kapag sinusuri ang mga biological fluid, tulad ng ihi, kung saan ang ilang partikular na protina lamang ang maaaring lumitaw at alam kung aling mga sangkap ang maaaring makagambala sa reaksyon, kahit isang reaksyon ay maaaring sapat upang matukoy ang presensya o kawalan ng mga protina. Ang mga reaksyon sa mga protina ay nahahati sa mga reaksyon ng pag-ulan at mga reaksyon ng kulay. Ang una ay kinabibilangan ng precipitation na may concentrated acid, at sa clinical practice, ang precipitation na may nitric acid ay kadalasang ginagamit. Ang isang katangian na reaksyon ay din ang pag-ulan ng mga protina na may sulphosalicylic o trichloroacetic acid (ang huli ay madalas na ginagamit hindi lamang para sa pagtuklas ng mga protina, kundi pati na rin para sa pagpapalabas ng mga protina mula sa mga likido). Ang pagkakaroon ng mga protina ay maaari ding makita sa pamamagitan ng coagulation sa pamamagitan ng pagkulo sa isang bahagyang acidic na kapaligiran, pag-ulan na may alkohol, acetone at isang bilang ng iba pang mga reagents. Sa mga reaksyon ng kulay, ang reaksyon ng biuret (tingnan) ay napaka katangian - pangkulay ng violet na may mga ion na tanso sa isang alkaline na kapaligiran. Ang reaksyong ito ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga peptide bond sa mga protina na bumubuo ng isang makulay na kumplikadong tambalan na may tanso. Ang pangalan na biuret reaction ay nagmula sa heating product ng urea biuret (H 2 N-CO-NH-CO-NH 2), na siyang pinakasimpleng compound na nagbibigay ng reaksyong ito. Ang reaksyon ng Xanthoprotein (tingnan) ay binubuo ng dilaw na kulay ng sediment ng protina kapag nalantad sa puro nitric acid. Lumilitaw ang pangkulay dahil sa pagbuo ng mga produkto ng nitrasyon ng mga aromatic amino acid na bahagi ng molekula ng protina. Ang reaksyon ng Millon ay gumagawa ng maliwanag na pulang kulay na may mercuric salts at nitrous acid sa isang acidic na medium. Sa pagsasagawa, kadalasang ginagamit ang nitric acid, na laging naglalaman ng maliit na nitrous admixture. Ang reaksyon ay tiyak para sa phenolic radical tyrosine at samakatuwid ay nakuha lamang sa mga protina na naglalaman ng tyrosine. Ang reaksyon ng Adamkiewicz ay dahil sa tryptophan radical. Nagbibigay ito ng kulay violet sa concentrated sulfuric acid na may acetic acid (tingnan ang Adamkiewicz reaction). Ang reaksyon ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng acetic acid ng iba't ibang aldehydes. Kapag gumagamit ng acetic acid, ang reaksyon ay dahil sa glyoxylic acid na nakapaloob sa acetic acid bilang isang karumihan. Ang mga protina ay karaniwang natutukoy sa dami ng protina nitrogen, iyon ay, sa pamamagitan ng kabuuang nilalaman ng nitrogen sa sediment ng protina, na hinugasan mula sa mababang molekular na timbang na mga sangkap na natutunaw sa precipitant. Nitrogen sa biochemical na pananaliksik at sa mga klinikal na pagsusuri ay karaniwang tinutukoy ng pamamaraang Kjeldahl (tingnan ang pamamaraang Kjeldahl). Ang kabuuang nilalaman ng protina sa mga likido ay madalas na tinutukoy ng mga pamamaraan ng colorimetric, na batay sa iba't ibang mga pagbabago ng reaksyon ng biuret. Ang pamamaraang Lauri ay kadalasang ginagamit, na gumagamit ng tyrosine reagent ng Folin kasabay ng reaksyon ng biuret (tingnan ang paraan ng Lauri).

Pag-uuri ng protina

Dahil sa medyo malaking sukat ng mga molekula ng protina, ang pagiging kumplikado ng kanilang istraktura, at ang kakulangan ng sapat na tumpak na data sa istraktura ng karamihan sa mga protina, wala pa ring makatuwirang pag-uuri ng kemikal ng mga protina. Ang umiiral na pag-uuri ay higit sa lahat ay arbitrary at pangunahing nakabatay sa mga katangian ng physicochemical ng mga protina, mga pinagmumulan ng kanilang produksyon, aktibidad ng biyolohikal at iba pa, kadalasang random, mga katangian. Kaya, ayon sa kanilang mga katangian ng physicochemical, ang mga protina ay nahahati sa fibrillar at globular, hydrophilic (natutunaw) at hydrophobic (hindi matutunaw), atbp. Batay sa pinagmulan ng produksyon, ang mga protina ay nahahati sa hayop, halaman at bacterial; para sa mga protina ng kalamnan, nerve tissue, suwero ng dugo, atbp.; ayon sa biological na aktibidad - sa mga protina ng enzyme. protina-hormone, istruktura. Mga protina, contractile protein, antibodies, atbp. Gayunpaman, dapat itong tandaan na dahil sa mga di-kasakdalan ng mismong pag-uuri, gayundin dahil sa pambihirang pagkakaiba-iba ng mga protina, marami sa mga indibidwal na protina ay hindi maaaring mauri sa alinman sa ang mga pangkat na inilarawan dito.

Ang lahat ng mga protina ay karaniwang nahahati sa simple, o mga protina (mga protina mismo), at kumplikado, o mga protina (mga kumplikadong protina na may mga non-protein compound). Ang mga simpleng protina ay polimer ng mga amino acid lamang; kumplikado, bilang karagdagan sa mga residu ng amino acid, ay naglalaman din ng hindi protina, na tinatawag na mga prosthetic na grupo.

Sa mga simpleng protina (protina) mayroong mga albumin (tingnan), globulin (tingnan) at isang bilang ng iba pang mga protina.

Ang albumin ay madaling natutunaw na mga globular na protina (halimbawa, serum o egg white albumin); matunaw sa tubig at mga solusyon sa asin na may pag-ulan lamang kapag ang solusyon ay puspos ng ammonium sulfate.

Ang mga globulin ay naiiba sa mga albumin dahil ang mga ito ay hindi matutunaw sa tubig at namuo kapag ang solusyon ay kalahating puspos ng ammonium sulfate. Ang mga globulin ay may mas mataas na molekular na timbang kaysa sa mga albumin at kung minsan ay naglalaman ng mga grupo ng carbohydrate.

Kasama rin sa mga protina ang mga protina ng halaman - prolamins (tingnan), kadalasang matatagpuan kasama ng glutelins (tingnan) sa mga buto ng cereal (rye, trigo, barley, atbp.), na bumubuo sa karamihan ng gluten. Ang mga protina na ito ay natutunaw sa 70-80% na alkohol at hindi matutunaw sa tubig; mayaman sila sa proline at glutamic acid residues. Kasama rin sa mga prolamin ang wheat gliadin, corn zein, at barley hordein.

Ang mga scleroprotein (proteindes, albuminoids) ay mga istrukturang protina na hindi matutunaw sa tubig, dilute alkalis, acids at saline solution. Kabilang dito ang mga fibrillar protein, pangunahin sa pinagmulan ng hayop, na napaka-lumalaban sa panunaw ng mga digestive enzymes. Ang mga protina na ito ay nahahati sa mga protina ng connective tissue: collagen (tingnan) at elastin (tingnan); mga protina ng integument - buhok, kuko at hooves, epidermis - keratins (tingnan), na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na nilalaman ng asupre sa anyo ng isang residue ng amino acid - cystine; mga protina ng cocoons at iba pang mga pagtatago ng silk-secreting glands ng mga insekto (halimbawa, spider webs) - fibroin (tingnan), na binubuo ng higit sa kalahati ng glycine at alanine residues.

Ang isang espesyal na grupo ng mga protina ay binubuo ng mga protamine (tingnan) - medyo mababa ang molekular na protina ng isang pangunahing likas na katangian (sa kaibahan sa mga albumin, globulin at iba pang mga protina ng tisyu, na karaniwang may isang isoelectric point sa isang bahagyang acidic na kapaligiran). Ang mga protamine ay matatagpuan sa tamud ng ilang isda at iba pang mga hayop at binubuo ng higit sa kalahating diaminomonocarboxylic acid. Kaya, ang mga protamine ng herring - klupein at salmon - salmin ay naglalaman ng halos 80% arginine. Ang iba pang mga protamine ay naglalaman, bilang karagdagan sa arginine, din ng lysine o lysine at histidine.

kanin. 2. Pangkalahatang pamamaraan ng biosynthesis ng protina. Ang mga amino acid (1), na nakikipag-ugnayan sa ATP, ay isinaaktibo, na bumubuo ng aminoacyl adenylates (2); ang huli, sa ilalim ng pagkilos ng enzyme aminoacyl-tRNA synthetase, ay pinagsama sa mga transfer RNA, o tRNAs (3), at sa anyo ng aminoacyl-tRNA complex (4) ay pumasok sa mga ribosome na konektado sa mRNA, o polysomes (5). Ang mga polysome ay nabuo sa pamamagitan ng paglakip muna ng maliit na subunit (6) at pagkatapos ay ang malaking subunit (7) ng mga ribosom sa mRNA. Sa ribosome (8), na konektado sa mRNA, dalawang aminoacyl-tRNA ang idinagdag sa mRNA, na nagreresulta sa pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan nila. Sa ganitong paraan, ang polypeptide chain ay lumalaki (9), na inilabas kapag nakumpleto ang synthesis nito (10) at higit na binago sa isang protina (11).

Ang biosynthesis ng protina ay nangyayari sa lahat ng mga selula ng mga nabubuhay na organismo at tinitiyak ang pag-renew ng mga protina ng katawan, mga proseso ng metabolic at ang kanilang regulasyon, pati na rin ang paglaki at pagkakaiba-iba ng mga organo at tisyu. Ang mga protina ay na-synthesize sa mga tisyu mula sa mga libreng amino acid na may partisipasyon ng mga nucleic acid (tingnan). Ang proseso ng biosynthesis ng protina ay nangyayari sa pagkonsumo ng enerhiya na naipon sa anyo ng ATP (tingnan ang Adenosine phosphoric acids). Tinitiyak ng biosynthesis ng protina ang pagbuo ng ilang mga protina ng isang mahigpit na tiyak na istraktura, na naka-encode sa mga istrukturang gene (cistron) ng deoxyribonucleic acid, na matatagpuan pangunahin sa chromatin ng cell nuclei (tingnan ang Genetic code). Ang impormasyon na tumutukoy sa pangunahing istraktura ng mga protina ay ipinadala sa isang espesyal na uri ng ribonucleic acid (RNA), na tinatawag na messenger RNA (mRNA), sa anyo ng isang pantulong na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon. Ang mRNA ay kumokonekta sa mga ribosom (tingnan), na mga butil ng ribonucleoprotein, higit sa kalahati na binubuo ng espesyal na ribosomal RNA (rRNA), na synthesize din sa mga espesyal na cistron (genes) ng DNA. Ang mga ribosom ay binubuo ng dalawang subparticle, kung saan sila ay may kakayahang baligtarin ang paghihiwalay kapag bumababa ang konsentrasyon ng mga magnesium ions. Ang malaki at maliliit na subparticle ng ribosome ay naglalaman ng isang molekula ng RNA na may molekular na timbang na humigit-kumulang 1.7 × 10 6 at 0.7 × 10 6, ayon sa pagkakabanggit, at ilang dosenang molekula ng protina. Ang pagkakaroon ng pinagsama sa mga ribosom, ang mRNA ay bumubuo ng polyribosomes, o polysomes, kung saan nangyayari ang synthesis ng mga polypeptide chain, na bumubuo sa pangunahing istraktura ng mga protina. Bago kumonekta sa mga ribosom, ang mga amino acid ay isinaaktibo at pagkatapos ay pinagsama sa mga low-polymer RNA carrier, o naglilipat ng mga RNA (tRNAs) sa anyo ng mga complex, kung saan sila pumapasok sa mga ribosom. Ang pangkalahatang pamamaraan ng biosynthesis ng protina ay ipinapakita sa Fig. 2.

Ang pag-activate ng mga amino acid ay nangyayari kapag nakikipag-ugnayan sila sa ATP sa pagbuo ng aminoacyl adenylate at ang pagpapalabas ng pyrophosphate: amino acid + ATP = aminoacyl adenylate + pyrophosphate. Ang Aminoacyladenylate ay isang halo-halong anhydride na nabuo ng phosphorus residue ng adenosine monophosphate at ang carboxyl group ng isang amino acid, at ito ang activated form ng amino acid. Mula sa aminoacyl adenylate, ang residue ng amino acid ay inililipat sa tRNA, tiyak para sa bawat amino acid, at pumapasok sa mga ribosom sa anyo ng aminoacyl-tRNA. Ang pagbuo ng aminoacyl adenylate at ang paglipat ng isang amino acid residue sa tRNA ay catalyzed ng parehong enzyme (aminoacyl adenylate synthetase, o aminoacyl-tRNA synthetase), na mahigpit na tiyak para sa bawat amino acid at bawat tRNA. Ang lahat ng tRNA ay may medyo maliit na molekular na timbang (mga 25,000) at naglalaman ng mga 80 nucleotides. Mayroon silang cruciform na pagsasaayos, na nakapagpapaalaala sa isang cloverleaf, na ang nucleotide chain ay bumubuo ng isang double-stranded na istraktura na hawak ng mga komplementaryong base at nagiging single-stranded lamang sa rehiyon ng mga loop. Ang simula ng chain ng nucleotide, na kadalasang kinakatawan ng isang 5"-guanyl nucleotide, ay matatagpuan malapit sa terminal, madalas na nagpapalitan ng grupo ng dalawang residues ng cytidylic acid at adenosine na may libreng 3"-OH group, kung saan ang residue ng amino acid ay kalakip. Sa loop na matatagpuan sa tapat na dulo ng tRNA molecule, mayroong isang triplet ng mga base na pantulong sa triplet na pag-encode ng ibinigay na amino acid (codon), at tinatawag na anticodon. Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng maraming tRNA ay naitatag na, at ang kanilang kumpletong istraktura ay kilala rin.

Ang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa pangunahing istraktura ng synthesized polypeptide chain ay ibinibigay ng impormasyon na naitala sa nucleotide sequence ng mRNA, na sumasalamin sa kaukulang sequence sa mga cistron ng DNA. Ang bawat amino acid ay naka-encode ng mga tiyak na triplets ng mRNA nucleotides. Ang mga triplet (codon) na ito ay ipinakita sa talahanayan. 2. Ang kanilang pag-decode ay naging posible upang maitatag ang nucleotide code ng RNA, o ang amino acid code, iyon ay, ang paraan kung saan ang pagsasalin ay nangyayari, o ang pagsasalin ng impormasyon na naitala sa pagkakasunud-sunod ng RNA nucleotides sa pangunahing istraktura ng mga protina, o ang pagkakasunod-sunod ng mga residue ng amino acid sa polypeptide chain.

Talahanayan 2. RNA AMINO ACID CODE

Tandaan: U - uridylic acid, C - cytidylic acid, A - adenylic acid, G - guanylic acid. Tatlong letra ang nagpapahiwatig ng katumbas na residue ng amino acid: hal. Phen - phenylalanine. Ile - isoleucine, Glu - glutamic acid, Gln - glutamine, atbp. Ang mga Triplet na UAA, UAG, UGA ay hindi naka-encode ng mga amino acid, ngunit tinutukoy ang pagwawakas ng polypeptide chain.

Tulad ng makikita mula sa talahanayan, mula sa 64 na posibleng triplets (61 encode tiyak na amino acids, iyon ay, sila ay "sense". Tatlong triplets - UDA, UAG at UGA - hindi encode amino acids, ngunit ang kanilang papel ay upang makumpleto (tapusin) ang synthesis ng lumalaking polypeptide chain. Ang code ay degenerate, iyon ay, halos lahat ng amino acid ay na-encode ng higit sa isang triplet ng nucleotides. Kaya, 3 amino acids - leucine, arginine at series - ay naka-encode ng anim na codon, 2 - methionine at tryptophan - mayroon lamang isang codon bawat isa, at ang natitirang 15 - mula 2 hanggang 4. Ang proseso ng pagsasalin ay isinasagawa gamit ang mga tRNA na puno ng mga amino acid. Ang aminoacyl-tRNA ay nakakabit sa komplementaryong triplet nito (anticodon) sa mRNA codon sa ribosome. Ang isa pang aminoacyl-tRNA ay nakakabit sa katabing codon ng mRNA. Ang unang tRNA ay nakakabit sa nalalabi nitong amino acid na may dulo ng carboxyl sa amino group ng pangalawang amino acid, na may pagbuo ng isang dipeptide, at mismo ay inilabas at humiwalay sa ribosome. Dagdag pa, habang ang ribosome ay gumagalaw sa kahabaan ng mRNA chain mula sa 5" dulo hanggang 3" na dulo, ang ikatlong aminoacyl RNA ay idinagdag; ang dipeptide ay sumasali sa dulo ng carboxyl kasama ang amino group ng ikatlong amino acid upang bumuo ng isang tripeptide at ilabas ang pangalawang tRNA, at iba pa hanggang sa ang ribosome ay pumasa sa buong rehiyon na naka-encode sa protina na ito sa mRNA na naaayon sa DNA cistron. Pagkatapos ang synthesis ng protina ay tinapos, at ang nagresultang polypeptide ay inilabas mula sa ribosome. Ang unang ribosome sa polysome ay sinusundan ng pangalawa, pangatlo, atbp., na sunud-sunod na nagbabasa ng impormasyon sa parehong strand ng mRNA sa polysome. Kaya, ang paglaki ng polypeptide chain ay nangyayari mula sa N-terminus hanggang sa carboxyl (C-) na dulo. Kung pipigilan mo ang synthesis ng protina, halimbawa, gamit ang antibiotic puromycin, maaari kang makakuha ng hindi natapos na polypeptide chain na hindi kumpleto ang C-terminus sa iba't ibang yugto. Ang Aminoacyl-tRNA ay unang nakakabit sa maliit na ribosomal subunit, at pagkatapos ay inilipat sa malaking subunit, kung saan lumalaki ang polypeptide chain. Ayon sa hypothesis ng A.S. Spirin, sa panahon ng gawain ng ribosome sa panahon ng biosynthesis ng mga protina, ang paulit-ulit na pagsasara at pagbubukas ng ribosomal subparticle ay nangyayari. Upang magparami ng synthesis ng protina sa labas ng katawan, bilang karagdagan sa mga ribosom, mRNA at aminoacyl-tRNA, ang pagkakaroon ng guanosine triphosphate (GTP) ay kinakailangan, na na-cleaved sa GDP at muling nabuo sa panahon ng paglago ng polypeptide chain. Ang pagkakaroon ng ilang mga kadahilanan ng protina, na tila gumaganap ng isang papel na enzymatic, ay kinakailangan din. Ang mga tinatawag na transfer factor na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa at nangangailangan ng pagkakaroon ng mga sulfhydryl group at magnesium ions para sa kanilang aktibidad. Bilang karagdagan sa pagsasalin mismo (iyon ay, ang paglago ng isang polypeptide chain sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod na tumutugma sa istrukturang gene ng DNA at ipinadala sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa mRNA), ang simula (o pagsisimula) ng pagsasalin at ang pagkumpleto nito (o pagwawakas) ay gumaganap ng isang espesyal na papel. Ang pagsisimula ng synthesis ng protina sa ribosome, hindi bababa sa bakterya, ay nagsisimula sa mga espesyal na initiator codon sa mRNA - AUG at GUG. Una, ang isang maliit na subunit ng ribosome ay nagbubuklod sa tulad ng isang codon, pagkatapos ay ang formylmethionyl-tRNA ay nakakabit dito, kung saan nagsisimula ang synthesis ng polypeptide chain. Dahil sa mga espesyal na katangian ng aminoacyl-tRNA na ito, maaari itong ilipat sa isang malaking subpart tulad ng peptidyl-tRNA, at sa gayon ay simulan ang paglago ng polypeptide chain. Ang pagsisimula ay nangangailangan ng GTP at mga salik sa pagsisimula ng protina (tatlo ang kilala). Ang pagwawakas ng paglaki ng polypeptide chain ay nangyayari sa mga "walang katuturang" codon na UAA, UAG o UGA. Tila, ang mga codon na ito ay nagbubuklod sa isang espesyal na kadahilanan ng pagwawakas ng protina, na, sa pagkakaroon ng isa pang kadahilanan, ay nagtataguyod ng pagpapalabas ng polypeptide.

Ang mga bahagi ng sistema ng biosynthesis ng protina ay na-synthesize pangunahin sa cell nucleus. Sa DNA matrix, sa panahon ng proseso ng transkripsyon, ang synthesis ng lahat ng uri ng RNA ay nangyayari. Nakikilahok sa prosesong ito: rRNA, mRNA at tRNA. Kaya, ang rRNA at mRNA ay synthesize sa anyo ng napakalaking molekula at, habang nasa cell nucleus pa, ay sumasailalim sa proseso ng "pagkahinog", kung saan ang bahagi ng mga molekula (napakahalaga para sa mRNA) ay nahati at dumaranas ng pagkabulok nang hindi pumapasok. ang cytoplasm, at ang mga gumaganang molekula na bahagi ng orihinal na synthesize, ay pumapasok sa cytoplasm sa mga site ng synthesis ng protina. Bago pumasok sa komposisyon ng polysomes, ang mRNA, tila, mula sa sandali ng synthesis, ay nagbubuklod sa mga espesyal na particle ng protina, "informophores," at inilipat sa mga ribosome sa anyo ng isang ribonucleoprotein complex. Ang mga ribosome, malinaw naman, ay "mature" din sa cytoplasm; ang ilang mga protina ay sumasali sa ribosome precursors na umuusbong mula sa nucleus, na nasa cytoplasm na. Dapat pansinin na ang mga mas mababa, hindi nuklear na organismo (prokaryotes), na kinabibilangan ng bakterya, asul-berdeng algae at mga virus, ay may ilang pagkakaiba mula sa mas mataas na mga organismo sa mga bahagi ng sistema ng biosynthesis ng protina, at lalo na sa regulasyon nito. Ang mga ribosome sa prokaryote ay medyo mas maliit sa laki at naiiba sa komposisyon; ang proseso ng transkripsyon at pagsasalin ay direktang nakaugnay sa isang kabuuan. Kasabay nito, sa mas mataas na nuclear organisms (eukaryotes), ang pagbuo ng RNA ay nangyayari din sa cytoplasmic organelles, mitochondria at chloroplasts (sa mga halaman), na may sariling sistema ng synthesis ng protina at kanilang sariling genetic na impormasyon sa anyo ng DNA. Sa istraktura nito, ang sistema ng synthesis ng protina sa mitochondria at chloroplast ay katulad ng sa prokaryotes at makabuluhang naiiba sa sistemang matatagpuan sa nucleus at cytoplasm ng mas matataas na hayop at halaman.

Ang regulasyon ng biosynthesis ng protina ay isang napaka-komplikadong sistema at nagbibigay-daan sa cell na mabilis at malinaw na tumugon sa mga pagbabago sa kapaligiran na nakapalibot sa cell sa pamamagitan ng paghinto o pag-udyok sa synthesis ng iba't ibang mga protina, madalas na may aktibidad na enzymatic. Sa bakterya, ang pagsugpo sa synthesis ng protina ay isinasagawa pangunahin sa tulong ng mga espesyal na protina - mga repressor (tingnan ang Operon), na synthesize ng mga espesyal na regulatory genes. Ang pakikipag-ugnayan ng isang repressor sa isang metabolite na nagmumula sa kapaligiran o na-synthesize sa cell ay maaaring sugpuin o, sa kabaligtaran, i-activate ito, kaya kinokontrol ang synthesis ng isang protina o ilang magkakaugnay na mga protina, lalo na ang mga enzyme na magkakaugnay din sa parehong operon. Sa mas mataas na mga organismo, sa panahon ng proseso ng pagkita ng kaibhan, ang mga tisyu ay nawawalan ng kakayahang mag-synthesize ng isang bilang ng mga protina at dalubhasa sa synthesis ng isang mas maliit na bilang ng mga protina na kinakailangan para sa paggana ng isang naibigay na tissue, halimbawa, mga kalamnan. Ang pagharang na ito ng synthesis ng isang bilang ng mga protina ay nangyayari, tila, sa antas ng genome (q.v.) sa tulong ng mga nuclear protein - histones (q.v.), na nagbubuklod sa mga di-functional na seksyon ng DNA. Gayunpaman, sa panahon ng pagbabagong-buhay, malignant na paglaki at iba pang mga proseso na nauugnay sa dedifferentiation, ang mga naka-block na lugar ay maaaring ma-derepress at magbigay ng mRNA para sa synthesis ng mga protina na hindi karaniwan para sa isang partikular na tissue. Gayunpaman, sa mas mataas na mga organismo mayroon ding regulasyon ng synthesis ng protina bilang tugon sa ilang mga stimuli. Kaya, ang pagkilos ng isang bilang ng mga hormone ay upang himukin ang synthesis ng protina sa tisyu na "target" ng hormon na ito. Ang ganitong induction ay tila nangyayari sa pamamagitan ng pagbubuklod ng hormone sa isang tiyak na protina ng isang naibigay na tissue at pag-activate ng gene sa pamamagitan ng nabuong complex.

Ang proseso ng biosynthesis ng protina at ang regulasyon nito ay nangangailangan ng matinding kalinawan, katumpakan at pagkakaugnay ng lahat ng bahagi ng system. Kahit na ang mga maliliit na paglabag sa katumpakan na ito ay humantong sa pagkagambala sa pangunahing istraktura ng mga protina at malubhang pathological na mga kahihinatnan. Ang mga genetic disorder, halimbawa, ang pagpapalit o pagkawala ng isang nucleotide sa isang structural gene, ay humahantong sa synthesis ng isang binagong protina, kadalasang walang biological na aktibidad. Ang ganitong mga pagbabago ay sumasailalim sa mga congenital metabolic disorder, na mahalagang kasama ang lahat ng namamana na sakit (tingnan). Sa kabilang banda, ang isang bilang ng mga protina at enzyme ay maaaring magkakaiba hindi lamang sa iba't ibang biological species, kundi pati na rin sa iba't ibang indibidwal, habang pinapanatili ang kanilang biological na aktibidad. Kadalasan ang mga naturang protina ay may iba't ibang immunological at electrophoretic properties. Sa mga populasyon ng tao, maraming mga halimbawa ng tinatawag na polymorphism ng protina ang inilarawan, kapag sa iba't ibang mga indibidwal, at kung minsan sa parehong indibidwal, dalawa o higit pang hindi pantay na mga protina ay matatagpuan na may parehong function, tulad ng hemoglobin (tingnan), haptoglobin (tingnan) at ilang iba pa.

Mga protina sa nutrisyon

Sa maraming nutrients, ang mga protina ay gumaganap ng pinakamahalagang papel. Ang mga ito ay pinagmumulan ng mahahalagang amino acid at tinatawag na nonspecific nitrogen, na kinakailangan para sa synthesis ng mga protina sa katawan ng tao. Ang matinding kakulangan sa protina sa diyeta ay humahantong sa malubhang dysfunction ng katawan (tingnan ang Alimentary dystrophy). Ang antas ng supply ng protina ay higit na tumutukoy sa estado ng kalusugan, pisikal na pag-unlad at pagganap ng isang tao, at sa mga maliliit na bata, sa isang tiyak na lawak, pag-unlad ng kaisipan. Kung isasaalang-alang natin ang lahat ng mga protina ng halaman at hayop na ginawa para sa pagkain, kung gayon sa karaniwan ang bawat naninirahan sa Earth ay magkakaroon ng mga 58 g bawat araw. Sa katunayan, higit sa kalahati ng populasyon, lalo na sa mga umuunlad na bansa, ay hindi nakakakuha ng ganitong halaga ng protina. Ang pandaigdigang kakulangan ng pandiyeta na protina ay dapat ituring na isa sa mga pinaka-pinipilit na pang-ekonomiya at panlipunang problema sa ating panahon (tingnan ang Protein crisis). Samakatuwid, ang pagtatatag ng pinakamainam na antas ng protina sa mga diyeta ay pinakamahalaga.

Ang mga protina ay kinakailangan sa pinakamaraming dami sa mga panahon ng matinding paglaki. Gayunpaman, kahit na sa isang organismo na umabot na sa kapanahunan, ang mga mahahalagang proseso ay nauugnay sa patuloy na pag-aaksaya ng mga sangkap ng protina at, samakatuwid, ang pangangailangan na palitan ang mga pagkalugi na ito ng pagkain. Alinsunod sa mga rekomendasyon ng FAO/WHO Expert Group, ang pagkalkula ng pangangailangan para sa protina nitrogen ay dapat isagawa gamit ang formula: R=1.1(U b +F b +S+G), kung saan ang R ay ang pangangailangan para sa protina nitrogen; U b - nitrogen excretion sa ihi; F b - nitrogen excretion sa feces; S - pagkawala ng nitrogen dahil sa desquamation ng epidermis, paglago ng buhok, mga kuko, paglabas ng nitrogen sa pamamagitan ng pawis sa panahon ng banayad na pagpapawis; G - pagpapanatili ng nitrogen sa panahon ng paglaki (ang pagkalkula ay isinasagawa bawat 1 kg ng masa bawat araw).

Ang koepisyent ng 1.1 ay sumasalamin sa karagdagang pag-aaksaya ng mga protina (sa average na 10%) na nagreresulta mula sa mga reaksyon ng stress at masamang epekto sa katawan. Ang mga limitasyon ng mga indibidwal na pagkakaiba-iba sa mga kinakailangan sa protina ay ipinapalagay na ± 20%. Ang mga opisyal na rekomendasyon ng FAO/WHO expert group ay makikita sa talahanayan. 3.

Talahanayan 3. AVERAGE ARAW-ARAW NA KINAKAILANGAN PARA SA PROTEIN (nakabatay sa kumpletong pagsipsip nito)*

• Ang nitrogen na kinakailangan ay pinarami ng isang kadahilanan na 6.25.

Malinaw na ang mga ibinigay na halaga ay hindi tumutugma sa pinakamainam na supply ng mga protina sa mga tao at dapat na maiugnay sa pinakamababang antas ng kanilang nilalaman sa diyeta, ang hindi pagsunod na kung saan ay hindi maaaring hindi humantong sa medyo mabilis na pag-unlad ng malubhang mga kahihinatnan ng kakulangan sa protina. Ang aktwal na pagkonsumo ng protina sa karamihan ng mga maunlad na bansa ay 1.5 at kahit na 2 beses na mas mataas kaysa sa mga ibinigay na numero. Ayon sa konsepto ng balanseng diyeta, ang pinakamainam na pangangailangan ng protina ng isang tao ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, kabilang ang mga katangiang pisyolohikal katawan, katangian ng husay pandiyeta protina at ang nilalaman ng iba pang mga nutrients sa diyeta.

Sa USSR, ang mga kinakailangan sa protina ng populasyon ay naitala sa physiological nutritional standards na opisyal na inaprubahan ng Ministry of Health, na pana-panahong sinusuri at nilinaw. Ang mga pamantayan sa nutrisyon ng physiological ay karaniwang mga halaga ng gabay na sumasalamin sa pinakamainam na pangangailangan ng mga indibidwal na pangkat ng populasyon para sa mga pangunahing sustansya at enerhiya (Talahanayan 4).

Nagbibigay sila ng pagkakaiba-iba ng mga pangangailangan sa protina, depende sa kasarian, edad, likas na katangian ng trabaho, atbp. Ang mga inirekumendang halaga ay kinakalkula batay sa isang pag-aaral ng mga katangian ng metabolismo ng protina at balanse ng nitrogen sa mga nauugnay na grupo ng populasyon, at sila ay makabuluhang mas mataas kaysa sa minimum na kinakailangan ng protina na kinakailangan para sa pagpapanatili ng balanse ng nitrogen. Ang labis na protina ay kinakailangan upang matiyak ang karagdagang paggasta ng katawan na nauugnay sa pisikal at nerbiyos na stress, masamang impluwensya sa kapaligiran, pati na rin upang mapanatili ang pinakamainam na katayuan sa immunological. Ang mga pamantayan sa pagkonsumo para sa pinakamahalagang protina ng pinagmulan ng hayop ay espesyal na itinampok.

Ang mga pamantayan sa nutrisyon ng physiological ay ang batayan para sa pagpaplano ng paggawa ng ilang mga produktong pagkain. Kapag tinatasa ang pagiging kapaki-pakinabang ng mga indibidwal na produkto ng protina, ang kanilang komposisyon ng amino acid, ang antas ng digestibility ng mga enzyme ng digestive tract at integral na mga tagapagpahiwatig ng digestibility na itinatag bilang isang resulta ng mga biological na eksperimento ay isinasaalang-alang. Sa pagsasagawa, na may isang tiyak na antas ng convention, ang mga produkto ng protina ay nahahati sa dalawang grupo. Ang una ay kinabibilangan ng mga produkto ng pinagmulan ng hayop: gatas, karne, itlog, isda, ang mga protina na kung saan ay madali at ganap na hinihigop ng katawan ng tao; ang pangalawa ay kinabibilangan ng karamihan sa mga produkto ng pinagmulan ng halaman, sa partikular na trigo, bigas, mais at iba pang mga cereal, na ang mga protina ay hindi ganap na hinihigop ng katawan. Ang conventionality ng naturang dibisyon ay binibigyang diin ng mataas na biological na halaga ng isang bilang ng mga protina ng pinagmulan ng halaman (patatas, bakwit, soybeans, sunflower) at ang mababang biological na halaga ng mga protina ng ilang mga produkto ng hayop (gelatins, leather, tendons, atbp. ). Ang mga dahilan para sa mababang digestibility ng fibrillar proteins (keratin, elastin at collagens) ay ang mga kakaiba ng kanilang tertiary na istraktura at ang kahirapan ng panunaw ng mga enzyme ng digestive tract. Sa kabilang banda, ang pagsipsip ng isang bilang ng mga protina ng pinagmulan ng halaman ay maaaring depende sa istraktura ng mga selula ng halaman at ang mga paghihirap na nakatagpo sa pakikipag-ugnay sa mga protina na may mga digestive enzymes.

Ang pagkakumpleto ng paggamit ng mga indibidwal na protina ng mga tao o ang kanilang biological na halaga ay pangunahing tinutukoy ng antas ng pagsunod ng kanilang komposisyon ng amino acid sa magkakaibang mga pangangailangan ng katawan at, sa ilang mga lawak, sa komposisyon ng amino acid ng katawan. Ang malaking pagkakaiba-iba ng mga natural na protina ay pangunahing binuo mula sa 20 amino acids, 8 sa kanila (tryptophan, leucine, isoleucine, valine, threonine, lysine, methionine at phenylalanine) ay mahalaga para sa mga tao, dahil hindi sila ma-synthesize sa mga tisyu ng katawan (tingnan ang Amino acids). Para sa maliliit na bata, ang ikasiyam na mahahalagang amino acid ay histidine. Ang natitirang mga amino acid ay inuri bilang hindi mahalaga at maaaring ituring sa nutrisyon pangunahin bilang mga supplier ng nonspecific nitrogen. Ito ay itinatag na ang pinakamahusay na pagsipsip ng mga protina ng pagkain ay nakakamit sa pamamagitan ng pagbabalanse ng komposisyon ng amino acid nito sa "ideal" na mga antas ng amino acid. Bilang katulad na sukat, ang tinatawag na FAO preliminary amino acid scale ay iminungkahi noong 1957. Nang maglaon ay napatunayan na ang nilalaman ng isang bilang ng mga amino acid sa loob nito, lalo na ang tryptophan at methionine, ay hindi ganap na natukoy. Alinsunod sa mga resulta ng biological na pag-aaral, ang mga antas ng komposisyon ng amino acid ng mga protina ng itlog ng manok at gatas ng tao ay inirerekomenda bilang pinakamainam sa mga nakaraang taon. Ang mga protina ng dalawang produktong ito ay nilayon ng kalikasan upang pakainin ang mga umuunlad na organismo at halos ganap na ginagamit pareho sa mga eksperimento sa mga eksperimentong hayop at kapag ginamit sa nutrisyon ng mga bata.

Upang matukoy ang pagsunod sa komposisyon ng amino acid ng mga protina na may mga pangangailangan ng tao, ang isang bilang ng mga indeks ay iminungkahi, na ang bawat isa ay may limitadong halaga lamang. Kabilang sa mga ito, dapat na banggitin ang H/O index, na sumasalamin sa ratio ng kabuuan ng mahahalagang amino acid (H sa mg) sa kabuuang nilalaman ng nitrogen ng mga protina (O sa g), na tumutulong na matukoy ang ratio ng nitrogen ng mahahalagang, o mahalaga, amino acids at nonspecific nitrogen. Kung mas mababa ang halaga ng H/O, mas mataas ang nilalaman ng nonspecific nitrogen. Para sa mga protina ng gatas at itlog ang index na ito ay medyo mataas - 3.1-3.25, para sa karne - 2.79-2.94; para sa trigo - 2. Malaking kahalagahan ang nakakabit sa marka ng amino acid, na ginagawang posible na makakuha ng mas kumpletong paghatol tungkol sa biological na halaga ng protina batay sa kemikal na halaga nito. komposisyon.

Ang mabilis na paraan ay batay sa pagkalkula ng porsyento ng bawat mahahalagang amino acid sa produktong pinag-aaralan kumpara sa perpektong sukat ng amino acid.

Para sa layuning ito, para sa bawat isa sa mahahalagang amino acid ng protina na pinag-aaralan, ang halaga ng I ay kinakalkula, katumbas ng A test / H test, na sumasalamin sa ratio ng bawat mahahalagang amino acid (A sa mg) sa kabuuan ng mahahalagang amino acids (H sa g); ang resultang figure ay inihambing sa halaga ng I st, katumbas ng A st / H st para sa parehong amino acid, na kinakalkula sa isang karaniwang sukat. Bilang resulta ng paghahati ng mga halaga ng Issl sa pamamagitan ng Ist at pagpaparami ng 100, ang marka ng amino acid para sa bawat mahahalagang amino acid ay nakuha. Ang naglilimita sa biological na halaga ng protina na pinag-aaralan ay ang amino acid kung saan ang marka ng amino acid ay ang pinakamababa. Bilang karaniwang mga kaliskis, kasama ang paunang sukat ng FAO, ang mga amino acid na kaliskis ng mga itlog ng manok at gatas ng tao ay ginagamit (Talahanayan 5).

Talahanayan 5. STANDARD AMINO ACID SCALES

Alinsunod sa mga tagapagpahiwatig ng marka ng amino acid (Talahanayan 6), ang mga protina ng isang bilang ng mga cereal, lalo na ang trigo, ay may pinakamababang halaga ng biyolohikal (50%; nililimitahan ang mga amino acid ay lysine at threonine); mais (45%; nililimitahan ang mga amino acid ay lysine at tryptophan); millet (60%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at threonine); mga gisantes (60%; nililimitahan ang mga amino acid ay methionine at cystine). Ang marka ng amino acid ng naglilimita sa amino acid ay nagtatakda ng limitasyon para sa paggamit ng nitrogen ng isang partikular na uri ng protina para sa mga layuning plastik. Ang labis sa iba pang mga amino acid na nakapaloob sa protina ay maaari lamang gamitin bilang pinagmumulan ng nonspecific nitrogen o para sa mga pangangailangan ng enerhiya ng katawan. Ang paraan ng pag-aaral ng komposisyon ng amino acid ay isa sa mga pangunahing paraan upang masuri ang kalidad ng mga protina. Ito ay karaniwang nagbibigay ng mga halaga ng digestibility na katulad ng mga resulta ng mas maraming oras at mamahaling paraan ng pagpapasiya ng biological na protina. Kasabay nito, ang pagtatatag sa isang bilang ng mga kaso ng mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga tagapagpahiwatig na ito ay pumipilit sa amin na gumamit ng mga integral na pamamaraan ng biol kapag nag-aaral ng mga bagong produkto ng protina. mga pagtatasa kapwa sa mga hayop sa laboratoryo at direkta sa mga tao. Ang mga pamamaraan na ito ay batay sa pag-aaral sa mga eksperimento sa balanse ang pagiging kumpleto ng paggamit ng mga indibidwal na protina sa pamamagitan ng lumalaking mga hayop (isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng protina ng diyeta), ang ratio ng nitrogen na pinanatili ng katawan sa nitrogen na na-adsorbed mula sa mga bituka (isang tagapagpahiwatig ng biological halaga), ang ratio ng adsorbed nitrogen sa kabuuang nitrogen ng pagkain (isang tagapagpahiwatig ng tunay na pagkatunaw) atbp. Kapag nagsasagawa ng pananaliksik sa pag-aaral ng biol, ang halaga ng protina, ipinag-uutos na magbigay ng sapat na mataas na calorie na diyeta, ang balanse nito sa paggalang sa lahat ng mahahalagang nutritional factor (tingnan ang Balanseng nutrisyon) at kung ikukumpara mababang antas protina - sa loob ng 8-10% ng kabuuang calories (tingnan ang Metabolismo at enerhiya). Ang paghahambing ng marka ng amino acid at paggamit ng protina na tinutukoy sa mga eksperimento sa mga eksperimentong hayop para sa ilang mga produkto ay ipinakita sa Talahanayan. 6.

Talahanayan 6. PAGHAHAMBING NG AMINO ACID SCORE INDICATORS AT PAGGAMIT NG PROTEIN

Ang isang mahalagang bentahe ng mga biological na pamamaraan para sa pagtatasa ng mga protina ay ang kanilang integridad, na ginagawang posible na isaalang-alang ang buong kumplikadong mga katangian ng mga produkto na nakakaapekto sa pagkatunaw ng kanilang mga sangkap na protina. Kapag pinag-aaralan ang biological na halaga ng mga indibidwal na protina, hindi natin dapat kalimutan na sa halos lahat ng mga diyeta ay hindi mga indibidwal na protina ang ginagamit, ngunit ang kanilang mga kumplikado, at, bilang panuntunan, ang iba't ibang mga protina ay umakma sa bawat isa, na nagbibigay ng ilang average na rate ng protina nitrogen. pagsipsip. Sa isang medyo magkakaibang halo-halong diyeta, ang pagkatunaw ng mga protina sa pandiyeta ay medyo pare-pareho at lumalapit sa 85%, na kadalasang ginagamit sa mga praktikal na kalkulasyon.

kanin. 2. Ang reaksyon ni Danielle sa mga protina na naglalaman ng tyrosine, tryptophan, histidine sa tainga ng puso.

Ang mga pamamaraan ng histochemical para sa pagtukoy ng mga protina ay, bilang panuntunan, batay sa mga biochemical na pamamaraan na inangkop para sa pagtukoy ng mga protina sa mga seksyon ng manipis na tissue. Dapat itong isipin na ang isang biochemical reaksyon ay maaaring gamitin bilang isang histochemical reaksyon kung ang reaksyon produkto ay may isang matatag na kulay, precipitates at walang binibigkas na pagkahilig sa pagsasabog. Ang mga histochemical na pamamaraan para sa pagtukoy ng mga protina sa mga tisyu ay batay sa pagtukoy ng ilang mga amino acid na bumubuo sa mga protina (halimbawa, reaksyon ni Millon sa tyrosine, reaksyon ni Sakagushi sa arginine, reaksyon ni Adams sa tryptophan, reaksyon ng kumbinasyon ng tetrazonium sa histidine, tyrosine, tryptophan, atbp. ), sa pagtukoy ng ilang partikular na grupo ng kemikal (NH 2 =, COOH - , SH =, SS =, atbp.), sa paggamit ng ilang partikular na pamamaraang physicochemical (kulay Fig. 1-3), pagtukoy sa isoelectric point, atbp. Sa wakas, ang pagkakaroon ng ilang mga amino acid sa isang seksyon ng tissue ay maaaring matukoy nang hindi direkta sa pamamagitan ng pagtukoy sa presensya sa tissue ng mga enzyme na nauugnay sa mga amino acid na ito (halimbawa, D-amino acid oxidase). Ang ilang mga simpleng protina (collagen, elastin, reticulin, fibrin) ay nakita sa mga seksyon gamit ang maraming mga histological na pamamaraan, kung saan ang tinatawag na polychrome na pamamaraan ay ginustong (Mallory's method at ang mga pagbabago nito, Romeis' orcein picrofuchsin method, atbp. Ang mga protina ay nakita din. gamit ang mga fluorescent microscopy na pamamaraan Ang lokalisasyon ng mga protina sa mga tisyu (myosin, albumin, globulins, fibrin, atbp.) ay maaaring makuha gamit ang paraan ng may label na antibodies ayon sa Koons et al. Ang mga pamamaraang ito at ang kanilang mga pagbabago ay ginagawang posible upang tumpak na matukoy at matukoy ang lokalisasyon ng mga indibidwal na protina na naiiba sa bawat isa na nilalaman ng ilang mga amino acid.Ang mga pamamaraan para sa dami ng pagpapasiya ng mga protina ay binuo, halimbawa, ang paraan para sa pagtukoy ng mga protina sa pamamagitan ng hindi direktang reaksyon ng mga may label na antibodies, pati na rin ang pagpapasiya ng mga pangkat ng SH gamit ang pamamaraang Barnett at Seligman (tingnan ang Amino acids, histochemical method para sa pagtukoy ng mga amino acid). Ang pag-aayos ng materyal ng tissue gamit ang mga pamamaraan sa itaas ay naiiba. Ang pinaka-angkop na mga fixative sa karamihan ng mga kaso ay dapat isaalang-alang na ethyl o methyl alcohol, anhydrous acetone, isang halo ng ethyl alcohol na may formalin, isang solusyon ng trichloroacetic acid sa alkohol, sa ilang mga kaso (para sa mga proteid ng anterior pituitary gland) formalin ay ginagamit. Ang pagpili ng fixative ay depende sa paraan, ang oras ng pag-aayos ay depende sa kabuuang halaga at likas na katangian ng tissue. Maaaring gamitin ang mga seksyon ng cryostat o paraffin.

Mga radioactive na protina

Ang mga radioactive protein ay mga sangkap ng protina na ang mga molekula ay naglalaman ng isa o higit pang mga atom ng radioactive isotopes ng anumang elemento. Kapag ang radioactive na pag-label ng mga protina, kinakailangan upang matiyak ang lakas at pinakamataas na kaligtasan ng molekula ng protina. Ang isotopes 3H at 14C ay pangunahing ginagamit bilang radioactive label para sa mga protina para sa biochemical experimental studies; Kapag gumagawa ng mga radiopharmaceutical batay sa mga protina, ginagamit ang iodine isotopes - 125 I at 131 I, pati na rin ang isotopes 111 In, 113m In, 99m Tc, atbp. Ang pagpapakilala ng iodine isotopes sa mga protina ay batay sa electrophilic replacement ng hydrogen na may yodo sa phenolic tyrosine ring ng molekula ng protina o peptide. Ang may label na protina ay dinadalisay mula sa unbound iodide at iba pang mga impurities (sa pamamagitan ng gel filtration, dialysis, adsorption, ion exchange, isoelectric precipitation, atbp.). Kung ang protina ay hindi naglalaman ng tyrosine, upang magsagawa ng iodination, ang mga substituent na naglalaman ng radioactive iodine ay ipinapasok dito, o ang mga analogue na naglalaman ng tyrosine ay ginagamit, o ginagamit nila ang pag-label sa iba pang mga radioactive isotopes (tingnan).

Ang mga radioactive na protina ay mahalaga sa pag-aaral ng catabolism at metabolismo ng mga sangkap ng protina sa mga eksperimentong biochemical na pag-aaral. Bilang karagdagan, ginagamit ang mga ito sa radioisotope diagnostics sa vivo at in vitro kapag pinag-aaralan ang functional na estado ng maraming mga organo at sistema ng katawan sa kaso ng iba't ibang mga sakit. Sa mga pag-aaral sa vivo, ang pinakamalaking paggamit ay matatagpuan sa human serum albumin, na may label na radioactive isotopes ng yodo (125 I at 131 I), pati na rin ang micro- at macroaggregates ng albumin na nakuha sa batayan nito sa pamamagitan ng thermal denaturation at aggregation na may parehong label. Sa tulong ng may label na albumin, hemodynamic at rehiyonal na mga parameter ng sirkulasyon ng dugo, ang dami ng nagpapalipat-lipat na dugo at plasma ay maaaring matukoy, ang puso at malalaking sisidlan ay maaaring ma-scan (tingnan ang Pag-scan), pati na rin ang mga tumor sa utak. Ang mga albumin microaggregates ay ginagamit upang i-scan ang atay at tiyan at matukoy ang daloy ng dugo sa atay, at ang mga macroaggregate ay ginagamit upang i-scan ang mga baga.

Ang mga radioactive na protina ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa pagtukoy ng mga microquantity ng mga hormone, enzymes at iba pang mga sangkap ng protina sa mga tisyu at kapaligiran ng mga hayop at tao sa mga in vitro na pag-aaral.

Bibliograpiya: Belki, ed. G. Neurath at K. Bailey, trans. mula sa Ingles, tomo 1-3, M., 1956 -1959, bibliograpiya; Biosynthesis ng protina at nucleic acid, ed. A. S. Spirina, M., 1965; Gaurovnc F. Chemistry at function ng mga protina, trans. mula sa Ingles M., 1965; Ichas M. Biological code, trans. mula sa English, M., 1971; Kiselev L.L. et al. Molecular na batayan ng biosynthesis ng protina. M., 1971; Poglaov B.F. Istraktura at mga function ng contractile proteins, M., 1965; Spirin A. S. at Gavrilova L. P. Ribosoma, M., 1971; Chemistry at biochemistry ng mga nucleic acid, ed. I. B. Zbarsky at S. S. Debov, L., 1968; Mga pagsulong sa kimika ng protina, ed. ni M. L. Anson a. J. T. Edsall, v. 1-28, N.Y., 1944-1974; Hess G. P. a. Rupley J. A. Istraktura at pag-andar ng mga protina, Ann. Sinabi ni Rev. Biochcm., v. 40, p. 1013, 1971; In vitro procedures na may radioisotopes sa mcdlcinc, Proceedings of the symposium, Vienna, 1970; M a r g-l(n A. a. Nerrif ield R. B. Chemical synthesis ng peptides at proteins, Ann. Rev. Biochem., v. 39, p. 841, 1970; Proteins, composition, structure, and function, ed. by H. Neurath, v. 1 - 5, N. Y.-L., 1963-1970.

B. sa nutrisyon- Lavrov B. A. Textbook ng nutritional physiology, p. 92, M., 1935; Molchanova O.P. Ang kahalagahan ng protina sa nutrisyon para sa isang lumalago at pang-adultong organismo, sa aklat: Vopr. Pit., ed. O. P. Molchanova, V. 2, p. 5, M., 1950; P o k rovsky A. A. Sa isyu ng mga pangangailangan ng iba't ibang pangkat ng populasyon para sa enerhiya at mga pangunahing sustansya, Vestn. USSR Academy of Medical Sciences, No. 10, p. 3, 1966, bibliogr.; aka, Physiological at biochemical na batayan para sa pagbuo ng mga produktong pagkain ng sanggol, M., 1972; Enerhiya

Histochemical method para sa pagtukoy ng B. sa tissues- Kiseli D. Praktikal na microtechnology at histochemistry, trans. kasama ang veyager., p. 119, 152, Budapest" 1962; L at l-l i r. Pathohistological technique at aktwal na histochemistry, trans. mula sa Ingles, p. 509, M., 1969; P at R kasama ang E. Histochemistry, trans. e Ingles M., 1962; Mga prinsipyo at pamamaraan ng gp-ggo-cytochemical analysis sa patolohiya, ed. A. P. Avtsina et al., p. 238, JI., ".971; R e a g s e A. G. E. Histochemistry, tomo 1-2, Edinburgh - L., 1969-1972.

I. B. Zbarsky; A. A. Pokrovsky (pit.), V. V. Sedov (rad.), R. A. Simakova (gist.).

No. 1. Mga protina: mga peptide bond, ang kanilang pagtuklas.

Ang mga protina ay mga macromolecule ng linear polyamide na nabuo ng mga a-amino acid bilang resulta ng isang polycondensation reaction sa mga biological na bagay.

Mga ardilya ay mga compound na may mataas na molecular weight na ginawa mula sa mga amino acid. 20 amino acid ang kasangkot sa paglikha ng mga protina. Nagbubuklod ang mga ito sa mahabang kadena na bumubuo sa batayan ng isang molekula ng protina na may malaking molekular na timbang.

Mga pag-andar ng mga protina sa katawan

Ang kumbinasyon ng kakaibang kemikal at pisikal na katangian ng mga protina ay nagbibigay ng ganitong klase ng mga organikong compound na may pangunahing papel sa mga phenomena ng buhay.

Ang mga protina ay may mga sumusunod na biological na katangian o gumaganap ng mga sumusunod na pangunahing tungkulin sa mga buhay na organismo:

1. Catalytic function ng mga protina. Lahat ng biological catalysts - ang mga enzyme ay mga protina. Sa kasalukuyan, libu-libong mga enzyme ang nailalarawan, marami sa kanila ay nakahiwalay sa mala-kristal na anyo. Halos lahat ng mga enzyme ay makapangyarihang mga katalista, na nagpapataas ng mga rate ng reaksyon nang hindi bababa sa isang milyong beses. Ang pag-andar na ito ng mga protina ay natatangi, hindi katangian ng iba pang mga molekula ng polimer.

2. Nutritional (reserve function ng mga protina). Ang mga ito ay, una sa lahat, mga protina na nilayon upang magbigay ng sustansiya sa pagbuo ng embryo: gatas casein, egg ovalbumin, reserbang protina ng mga buto ng halaman. Ang isang bilang ng iba pang mga protina ay walang alinlangan na ginagamit sa katawan bilang isang mapagkukunan ng mga amino acid, na, sa turn, ay mga pasimula ng biologically active substance na kumokontrol sa metabolic process.

3. Transport function ng mga protina. Ang transportasyon ng maraming maliliit na molekula at ion ay isinasagawa ng mga tiyak na protina. Halimbawa, ang respiratory function ng dugo, lalo na ang paglipat ng oxygen, ay ginagawa ng mga molekula ng hemoglobin - isang protina ng mga pulang selula ng dugo. Ang mga serum albumin ay nakikibahagi sa transportasyon ng lipid. Ang isang bilang ng iba pang mga whey protein ay bumubuo ng mga kumplikadong may taba, tanso, bakal, thyroxine, bitamina A at iba pang mga compound, na tinitiyak ang kanilang paghahatid sa mga naaangkop na organo.

4. Protective function ng mga protina. Ang pangunahing pag-andar ng proteksyon ay ginagampanan ng immunological system, na nagsisiguro sa synthesis ng mga tiyak na proteksiyon na protina - mga antibodies - bilang tugon sa pagpasok ng bakterya, lason o mga virus (antigens) sa katawan. Ang mga antibodies ay nagbubuklod sa mga antigen, nakikipag-ugnayan sa kanila, at sa gayon ay neutralisahin ang kanilang mga biological na epekto at mapanatili ang normal na estado ng katawan. Ang coagulation ng protina ng plasma ng dugo - fibrinogen - at ang pagbuo ng isang namuong dugo, na nagpoprotekta laban sa pagkawala ng dugo sa panahon ng pinsala, ay isa pang halimbawa ng proteksiyon na function ng mga protina.

5. Contractile function ng mga protina. Maraming mga protina ang kasangkot sa pagkilos ng pag-urong at pagpapahinga ng kalamnan. Ang pangunahing papel sa mga prosesong ito ay nilalaro ng actin at myosin - mga tiyak na protina ng tissue ng kalamnan. Ang pag-andar ng contractile ay likas din sa mga protina ng mga subcellular na istruktura, na nagsisiguro sa pinakamagagandang proseso ng buhay ng cell,

6. Structural function ng mga protina. Ang mga protina na may ganitong function ay nangunguna sa iba pang mga protina sa katawan ng tao. Ang mga istrukturang protina tulad ng collagen ay laganap sa connective tissue; keratin sa buhok, kuko, balat; elastin - sa mga vascular wall, atbp.

7. Hormonal (regulatoryo) function ng mga protina. Ang metabolismo sa katawan ay kinokontrol ng iba't ibang mekanismo. Ang mga hormone na ginawa ng mga glandula ng endocrine ay sumasakop sa isang mahalagang lugar sa regulasyong ito. Ang isang bilang ng mga hormone ay kinakatawan ng mga protina, o polypeptides, halimbawa, mga hormone ng pituitary gland, pancreas, atbp.

Peptide bond

Pormal, ang pagbuo ng isang protina macromolecule ay maaaring kinakatawan bilang isang polycondensation reaksyon ng α-amino acids.

Mula sa chemical point of view, ang mga protina ay high-molecular nitrogen-containing organic compounds (polyamides), ang mga molekula nito ay binuo mula sa mga residue ng amino acid. Ang mga monomer ng mga protina ay α-amino acid, ang karaniwang tampok nito ay ang pagkakaroon ng isang carboxyl group -COOH at isang amino group -NH 2 sa pangalawang carbon atom (α-carbon atom):

Batay sa mga resulta ng pag-aaral ng mga produkto ng protina hydrolysis at ang mga iniharap ng A.Ya. Ang mga ideya ni Danilevsky tungkol sa papel ng mga bono ng peptide -CO-NH- sa pagbuo ng isang molekula ng protina, iminungkahi ng siyentipikong Aleman na si E. Fischer ang teorya ng peptide ng istraktura ng protina sa simula ng ika-20 siglo. Ayon sa teoryang ito, ang mga protina ay mga linear polymers ng α-amino acid na naka-link ng isang peptide. bono - polypeptides:

Sa bawat peptide, ang isang terminal na residue ng amino acid ay may libreng α-amino group (N-terminus) at ang isa ay may libreng α-carboxyl group (C-terminus). Ang istraktura ng peptides ay karaniwang inilalarawan simula sa N-terminal amino acid. Sa kasong ito, ang mga residue ng amino acid ay itinalaga ng mga simbolo. Halimbawa: Ala-Tyr-Leu-Ser-Tyr- - Cys. Ang entry na ito ay tumutukoy sa isang peptide kung saan ang N-terminal na α-amino acid ay ­ ay nabuo sa pamamagitan ng alanine, at ang C-terminal - cysteine. Kapag nagbabasa ng naturang rekord, ang mga pagtatapos ng mga pangalan ng lahat ng mga acid, maliban sa mga huli, ay nagbabago sa "silt": alanyl-tyrosyl-leucyl-seryl-tyrosyl-cysteine. Ang haba ng peptide chain sa mga peptide at protina na matatagpuan sa katawan ay mula dalawa hanggang daan-daan at libu-libong residue ng amino acid.

No. 2. Pag-uuri ng mga simpleng protina.

SA simple lang (mga protina) ay kinabibilangan ng mga protina na nagbubunga lamang ng mga amino acid sa hydrolysis.

Mga protina ____simpleng protina na pinagmulan ng hayop, hindi matutunaw sa tubig, mga solusyon sa asin, dilute acid at alkalis. Magsagawa ng pangunahing sumusuporta sa mga function (halimbawa, collagen, keratin

mga protamine – positibong sisingilin ang mga nuclear protein, na may molekular na timbang na 10-12 kDa. Ang mga ito ay humigit-kumulang 80% alkaline amino acids, na nagbibigay sa kanila ng kakayahang makipag-ugnayan sa mga nucleic acid sa pamamagitan ng mga ionic bond. Makilahok sa regulasyon ng aktibidad ng gene. Lubos na natutunaw sa tubig;

mga histones – mga nuclear protein na may mahalagang papel sa regulasyon ng aktibidad ng gene. Ang mga ito ay matatagpuan sa lahat ng eukaryotic cells, at nahahati sa 5 klase, na naiiba sa molecular weight at amino acid content. Ang molekular na bigat ng mga histone ay mula 11 hanggang 22 kDa, at ang mga pagkakaiba sa komposisyon ng amino acid ay may kinalaman sa lysine at arginine, ang nilalaman nito ay nag-iiba mula 11 hanggang 29% at mula 2 hanggang 14%, ayon sa pagkakabanggit;

mga prolamin – hindi matutunaw sa tubig, ngunit natutunaw sa 70% na alkohol, mga katangian ng kemikal na istraktura – maraming proline, glutamic acid, walang lysine ,

glutelins - natutunaw sa mga solusyon sa alkalina ,

mga globulin – mga protina na hindi matutunaw sa tubig at sa isang semi-saturated na solusyon ng ammonium sulfate, ngunit natutunaw sa may tubig na mga solusyon ng mga asing-gamot, alkalis at mga acid. Molekular na timbang - 90-100 kDa;

albumin – mga protina ng mga tisyu ng hayop at halaman, natutunaw sa tubig at mga solusyon sa asin. Ang molecular mass ay 69 kDa;

scleroproteins - mga protina ng sumusuporta sa mga tisyu ng mga hayop

Ang mga halimbawa ng mga simpleng protina ay kinabibilangan ng silk fibroin, egg serum albumin, pepsin, atbp.

No. 3. Mga pamamaraan para sa paghihiwalay at pag-ulan (paglilinis) ng mga protina.

No. 4. Ang mga protina bilang polyelectrolytes. Isoelectric point ng isang protina.

Ang mga protina ay amphoteric polyelectrolytes, i.e. nagpapakita ng parehong acidic at pangunahing mga katangian. Ito ay dahil sa presensya sa mga molekula ng protina ng mga radikal na amino acid na may kakayahang ionization, pati na rin ang mga libreng α-amino- at α-carboxyl na grupo sa mga dulo ng mga peptide chain. Ang acidic na katangian ng protina ay ibinibigay ng acidic amino acids (aspartic, glutamic), at alkaline properties ng basic amino acids (lysine, arginine, histidine).

Ang singil ng isang molekula ng protina ay nakasalalay sa ionization ng acidic at pangunahing mga grupo ng mga amino acid radical. Depende sa ratio ng negatibo at positibong mga grupo, ang molekula ng protina sa kabuuan ay nakakakuha ng kabuuang positibo o negatibong singil. Kapag ang isang solusyon sa protina ay acidified, ang antas ng ionization ng mga anionic na grupo ay bumababa, at ang mga cationic group ay tumaas; kapag alkalizing, ang kabaligtaran ay totoo. Sa isang tiyak na halaga ng pH, ang bilang ng mga positibo at negatibong sisingilin na mga grupo ay nagiging pantay, at ang protina ay nasa isang isoelectric na estado (ang kabuuang singil ay 0). Ang halaga ng pH kung saan ang isang protina ay nasa isang isoelectric na estado ay tinatawag na isoelectric point at itinalagang pI, katulad ng mga amino acid. Para sa karamihan ng mga protina, ang pI ay nasa hanay na 5.5-7.0, na nagpapahiwatig ng isang tiyak na pamamayani ng mga acidic na amino acid sa mga protina. Gayunpaman, mayroon ding mga alkalina na protina, halimbawa, salmin - ang pangunahing protina mula sa gatas ng salmon (pl = 12). Bilang karagdagan, may mga protina kung saan ang pI ay may napakababang halaga, halimbawa, pepsin, isang enzyme sa gastric juice (pl=l). Sa isoelectric point, ang mga protina ay napaka-unstable at madaling namuo, na may pinakamababang solubility.

Kung ang protina ay wala sa isang isoelectric na estado, pagkatapos ay sa isang electric field ang mga molekula nito ay lilipat sa katod o anode, depende sa tanda ng kabuuang singil at sa bilis na proporsyonal sa magnitude nito; Ito ang kakanyahan ng pamamaraan ng electrophoresis. Ang pamamaraang ito ay maaaring paghiwalayin ang mga protina na may iba't ibang mga halaga ng pI.

Bagaman ang mga protina ay may mga katangian ng buffer, ang kanilang kapasidad sa mga halaga ng physiological pH ay limitado. Ang pagbubukod ay ang mga protina na naglalaman ng maraming histidine, dahil ang histidine radical lamang ang may buffering properties sa pH range na 6-8. Mayroong napakakaunting mga naturang protina. Halimbawa, ang hemoglobin, na naglalaman ng halos 8% histidine, ay isang malakas na intracellular buffer sa mga pulang selula ng dugo, na nagpapanatili ng pH ng dugo sa isang pare-parehong antas.

№5. Mga katangian ng physicochemical mga protina.

Ang mga protina ay may iba't ibang kemikal, pisikal at biological na katangian, na tinutukoy ng komposisyon ng amino acid at spatial na organisasyon ng bawat protina. Ang mga kemikal na reaksyon ng mga protina ay napaka-magkakaibang; ang mga ito ay sanhi ng pagkakaroon ng NH 2 -, COOH na mga grupo at mga radikal ng iba't ibang kalikasan. Ito ay mga reaksyon ng nitration, acylation, alkylation, esterification, oxidation-reduction at iba pa. Ang mga protina ay may acid-base, buffer, colloidal at osmotic na mga katangian.

Mga katangian ng acid-base ng mga protina

Mga katangian ng kemikal. Mababang init may tubig na solusyon nangyayari ang denaturation ng mga protina. Sa kasong ito, nabuo ang isang namuo.

Kapag ang mga protina ay pinainit ng mga acid, nangyayari ang hydrolysis, na nagreresulta sa isang halo ng mga amino acid.

Physicochemical properties ng mga protina

Ang mga protina ay may mataas na molekular na timbang.

Pagsingil ng isang molekula ng protina. Ang lahat ng mga protina ay may hindi bababa sa isang libreng -NH at -COOH na grupo.

Mga solusyon sa protina- mga colloidal na solusyon na may iba't ibang katangian. Ang mga protina ay acidic at basic. Ang mga acidic na protina ay naglalaman ng maraming glu at asp, na mayroong karagdagang carboxyl at mas kaunting mga amino group. Ang mga alkalina na protina ay naglalaman ng maraming lys at arg. Ang bawat molekula ng protina sa isang may tubig na solusyon ay napapalibutan ng isang hydration shell, dahil ang mga protina ay may maraming hydrophilic group (-COOH, -OH, -NH 2, -SH) dahil sa mga amino acid. Sa mga may tubig na solusyon, ang molekula ng protina ay may singil. Ang singil ng protina sa tubig ay maaaring mag-iba depende sa pH.

Pag-ulan ng protina. Ang mga protina ay may hydration shell, isang singil na pumipigil sa kanila na magkadikit. Para sa pagtitiwalag ito ay kinakailangan upang alisin ang hydration shell at singilin.

1.Hydration. Ang proseso ng hydration ay nangangahulugan ng pagbubuklod ng tubig sa pamamagitan ng mga protina, at nagpapakita sila ng mga katangian ng hydrophilic: namamaga sila, tumataas ang kanilang masa at dami. Ang pamamaga ng protina ay sinamahan ng bahagyang paglusaw nito. Ang hydrophilicity ng mga indibidwal na protina ay nakasalalay sa kanilang istraktura. Ang hydrophilic amide (–CO–NH–, peptide bond), amine (NH2) at carboxyl (COOH) na mga grupo ay naroroon sa komposisyon at matatagpuan sa ibabaw ng macromolecule ng protina ay nakakaakit ng mga molekula ng tubig, na mahigpit na inilalagay ang mga ito sa ibabaw ng molekula. . Sa pamamagitan ng nakapalibot na mga globule ng protina, pinipigilan ng isang hydration (may tubig) na shell ang katatagan ng mga solusyon sa protina. Sa isoelectric point, ang mga protina ay may pinakamaliit na kakayahang magbigkis ng tubig; ang hydration shell sa paligid ng mga molekula ng protina ay nawasak, kaya't sila ay pinagsama upang bumuo ng malalaking pinagsama-samang. Ang pagsasama-sama ng mga molekula ng protina ay nangyayari rin kapag sila ay na-dehydrate gamit ang ilang mga organikong solvent, tulad ng ethyl alcohol. Ito ay humahantong sa pag-ulan ng mga protina. Kapag ang pH ng kapaligiran ay nagbabago, ang macromolecule ng protina ay sinisingil at ang kapasidad ng hydration nito ay nagbabago.

Ang mga reaksyon sa pag-ulan ay nahahati sa dalawang uri.

Pag-asin ng mga protina: (NH 4)SO 4 - ang hydration shell lamang ang inalis, pinapanatili ng protina ang lahat ng uri ng istraktura nito, lahat ng koneksyon, at pinapanatili ang mga katutubong katangian nito. Ang ganitong mga protina ay maaaring muling matunaw at magamit.

Ang pag-ulan na may pagkawala ng mga katangian ng katutubong protina ay isang hindi maibabalik na proseso. Ang hydration shell at singil ay tinanggal mula sa protina, at ang iba't ibang mga katangian sa protina ay nasisira. Halimbawa, ang mga asing-gamot ng tanso, mercury, arsenic, iron, puro inorganic acids - HNO 3, H 2 SO 4, HCl, organic acids, alkaloids - tannins, mercury iodide. Ang pagdaragdag ng mga organikong solvent ay binabawasan ang antas ng hydration at humahantong sa pag-ulan ng protina. Ang acetone ay ginagamit bilang isang solvent. Ang mga protina ay pinauulan din gamit ang mga asing-gamot, halimbawa ammonium sulfate. Ang prinsipyo ng pamamaraang ito ay batay sa katotohanan na kapag ang konsentrasyon ng asin sa solusyon ay tumaas, ang mga ionic na kapaligiran na nabuo ng mga counterion ng protina ay na-compress, na tumutulong na ilapit ang mga ito sa isang kritikal na distansya kung saan ang intermolecular na pwersa ng atraksyon ng van der Waals. kaysa sa mga puwersa ng pagtanggi ng Coulomb ng mga counterion. Ito ay humahantong sa mga particle ng protina na magkakadikit at namuo.

Kapag kumukulo, ang mga molekula ng protina ay nagsisimulang gumalaw nang random, nagbanggaan, ang singil ay tinanggal, at ang hydration shell ay bumababa.

Upang makita ang mga protina sa solusyon, ang mga sumusunod ay ginagamit:

mga reaksyon ng kulay;

mga reaksyon sa pag-ulan.

Mga pamamaraan para sa paghihiwalay at paglilinis ng mga protina.

homogenization- ang mga cell ay giling sa isang homogenous na masa;

pagkuha ng mga protina na may tubig o tubig-asin na solusyon;

1. pag-aasin;

   electrophoresis;

   chromatography: adsorption, paghahati;

   ultracentrifugation.

Structural na organisasyon ng mga protina.

Pangunahing istraktura- natutukoy sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa peptide chain, pinatatag ng covalent peptide bond (insulin, pepsin, chymotrypsin).

Pangalawang istraktura- spatial na istraktura ng protina. Ito ay alinman sa isang -spiral o -folding. Ang mga hydrogen bond ay nilikha.

Tertiary na istraktura- mga globular at fibrillar na protina. Patatagin ang mga bono ng hydrogen, mga puwersang electrostatic (COO-, NH3+), mga puwersang hydrophobic, mga tulay ng sulfide, na tinutukoy ng pangunahing istraktura. Mga globular na protina - lahat ng mga enzyme, hemoglobin, myoglobin. Mga protina ng fibrillar - collagen, myosin, actin.

Quaternary na istraktura- naroroon lamang sa ilang mga protina. Ang ganitong mga protina ay binuo mula sa ilang mga peptides. Ang bawat peptide ay may sariling pangunahin, pangalawa, at tersiyaryong istraktura, na tinatawag na mga protomer. Ang ilang mga protomer ay nagsasama-sama upang bumuo ng isang molekula. Ang isang protomer ay hindi gumagana bilang isang protina, ngunit kasabay lamang ng iba pang mga protomer.

Halimbawa: hemoglobin = -globule + -globule - nagdadala ng O 2 sa pinagsama-samang, at hindi hiwalay.

Ang protina ay maaaring muling magbago. Nangangailangan ito ng napakaikling pagkakalantad sa mga ahente.

6) Mga pamamaraan para sa pag-detect ng mga protina.

Ang mga protina ay mga high-molecular biological polymers, ang mga structural (monomeric) unit na kung saan ay α-amino acids. Ang mga amino acid sa mga protina ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga peptide bond. ang pagbuo ng kung saan ay nangyayari dahil sa carboxyl group na matatagpuan sa -carbon atom ng isang amino acid at -amine group ng isa pang amino acid, naglalabas ng molekula ng tubig. Ang mga monomer unit ng mga protina ay tinatawag na mga residue ng amino acid.

Ang mga peptide, polypeptides at mga protina ay naiiba hindi lamang sa dami, komposisyon, kundi pati na rin sa pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid, mga katangian ng physicochemical at mga pag-andar na ginagawa sa katawan. Ang molekular na timbang ng mga protina ay nag-iiba mula 6 na libo hanggang 1 milyon o higit pa. Ang kemikal at pisikal na mga katangian ng mga protina ay tinutukoy ng kemikal na katangian at physicochemical na katangian ng mga radical at mga residue ng amino acid na kasama sa kanila. Ang mga pamamaraan para sa pag-detect at pagbibilang ng mga protina sa mga biological na bagay at mga produktong pagkain, pati na rin ang paghihiwalay sa mga ito mula sa mga tisyu at biological na likido, ay batay sa pisikal at kemikal na mga katangian ng mga compound na ito.

Ang mga protina ay nakikipag-ugnayan sa ilang mga kemikal magbigay ng mga compound na may kulay. Ang pagbuo ng mga compound na ito ay nangyayari sa partisipasyon ng mga amino acid radical, ang kanilang mga partikular na grupo o peptide bond. Nagbibigay-daan sa iyo ang mga reaksyon ng kulay na magtakda pagkakaroon ng protina sa isang biological na bagay o solusyon at patunayan ang presensya ilang mga amino acid sa isang molekula ng protina. Batay sa mga reaksyon ng kulay, ang ilang mga pamamaraan ay binuo para sa dami ng pagpapasiya ng mga protina at amino acid.

Itinuturing na unibersal mga reaksyon ng biuret at ninhydrin, dahil ang lahat ng mga protina ay nagbibigay sa kanila. Reaksyon ng Xanthoprotein, Reaksyon ng Foll at ang iba ay tiyak, dahil ang mga ito ay sanhi ng mga radikal na grupo ng ilang mga amino acid sa molekula ng protina.

Ginagawang posible ng mga reaksyon ng kulay na matukoy ang pagkakaroon ng protina sa materyal na pinag-aaralan at ang pagkakaroon ng ilang mga amino acid sa mga molekula nito.

Biuret reaction. Ang reaksyon ay dahil sa presensya sa mga protina, peptides, polypeptides mga peptide bond, na sa isang alkaline na kapaligiran ay nabuo sa tanso(II) ion mga kumplikadong compound na may kulay kulay ube (na may pula o asul na tint).. Ang kulay ay dahil sa pagkakaroon ng hindi bababa sa dalawang grupo sa molekula -CO-NH-, direktang naka-link sa isa't isa o sa partisipasyon ng isang carbon o nitrogen atom.

Ang mga ion ng tanso (II) ay ikinonekta ng dalawang ionic bond na may =C─O ˉ na mga grupo at apat na coordination bond na may nitrogen atoms (=N―).

Ang intensity ng kulay ay depende sa dami ng protina sa solusyon. Pinapayagan nito ang reaksyong ito na magamit para sa dami ng protina. Ang kulay ng mga kulay na solusyon ay depende sa haba ng polypeptide chain. Ang mga protina ay nagbibigay ng kulay asul-lila; ang mga produkto ng kanilang hydrolysis (poly- at oligopeptides) ay pula o pink ang kulay. Ang reaksyon ng biuret ay ginawa hindi lamang ng mga protina, peptides at polypeptides, kundi pati na rin ng biuret (NH 2 -CO-NH-CO-NH 2), oxamide (NH 2 -CO-CO-NH 2), at histidine.

Ang kumplikadong tambalan ng tanso (II) na may mga grupo ng peptide na nabuo sa isang alkaline na kapaligiran ay may sumusunod na istraktura:

Reaksyon ng Ninhydrin. Sa reaksyong ito, ang mga solusyon ng protina, polypeptides, peptides at libreng α-amino acid kapag pinainit na may ninhydrin ay nagbibigay ng asul, asul-violet o pink-violet na kulay. Ang kulay sa reaksyong ito ay nabuo dahil sa α-amino group.

Ang mga α-amino acid ay napakadaling gumanti sa ninhydrin. Kasama ng mga ito, ang asul-violet na Ruehmann ay nabuo din ng mga protina, peptides, pangunahing amine, ammonia at ilang iba pang mga compound. Ang mga pangalawang amine, tulad ng proline at hydroxyproline, ay nagbibigay ng dilaw na kulay.

Ang reaksyon ng ninhydrin ay malawakang ginagamit para sa pagtuklas at pag-quantification ng mga amino acid.

Reaksyon ng Xanthoprotein. Ang reaksyong ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng aromatic amino acid residues sa mga protina - tyrosine, phenylalanine, tryptophan. Ito ay batay sa nitration ng benzene ring ng mga radical ng mga amino acid na ito na may pagbuo ng mga nitro compound, kulay dilaw (Greek "Xanthos" - dilaw). Gamit ang tyrosine bilang isang halimbawa, ang reaksyong ito ay maaaring ilarawan sa anyo ng mga sumusunod na equation.

Sa isang alkaline na kapaligiran, ang mga nitro derivatives ng mga amino acid ay bumubuo ng mga asing-gamot ng istraktura ng quinoid, kulay kahel. Ang reaksyon ng xanthoprotein ay ginawa ng benzene at mga homologue nito, phenol at iba pang mga aromatic compound.

Mga reaksyon sa mga amino acid na naglalaman ng pangkat ng thiol sa isang nabawasan o na-oxidized na estado (cysteine, cystine).

Foll reaksyon. Kapag pinakuluan ng alkali, ang asupre ay madaling ihiwalay mula sa cysteine ​​​​sa anyo ng hydrogen sulfide, na sa isang alkalina na kapaligiran ay bumubuo ng sodium sulfide:

Kaugnay nito, ang mga reaksyon para sa pagtukoy ng mga amino acid na naglalaman ng thiol sa solusyon ay nahahati sa dalawang yugto:

Ang paglipat ng sulfur mula sa organiko hanggang sa hindi organikong estado

Pagtuklas ng asupre sa solusyon

Upang makita ang sodium sulfide, ginagamit ang lead acetate, na, kapag nakikipag-ugnayan sa sodium hydroxide, nagiging plumbite nito:

Pb(CH 3 COO) 2 + 2NaOH Pb(ONa) 2 +2CH 3 COOH

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng sulfur at lead ions, ang itim o kayumangging lead sulfide ay nabuo:

Na 2 S + Pb(Nasa) 2 + 2 H 2 O PbS (itim na nalalabi) + 4NaOH

Upang matukoy ang mga amino acid na naglalaman ng asupre, isang pantay na dami ng sodium hydroxide at ilang patak ng lead acetate solution ay idinagdag sa test solution. Kapag masinsinang pinakuluan sa loob ng 3-5 minuto, ang likido ay nagiging itim.

Ang pagkakaroon ng cystine ay maaaring matukoy gamit ang reaksyong ito, dahil ang cystine ay madaling nabawasan sa cysteine.

Milon reaksyon:

Ito ay isang reaksyon sa amino acid tyrosine.

Ang mga libreng phenolic hydroxyls ng tyrosine molecules, kapag nakikipag-ugnayan sa mga asin, ay nagbibigay ng mga compound ng mercury salt ng nitro derivative ng tyrosine, na may kulay na pinkish-red:

Pauli reaksyon sa histidine at tyrosine . Ang reaksyon ng Pauli ay nagpapahintulot sa isa na makita ang mga amino acid na histidine at tyrosine sa protina, na bumubuo ng mga cherry-red complex compound na may diazobenzenesulfonic acid. Ang diazobenzenesulfonic acid ay nabuo sa diazotization reaction kapag ang sulfanilic acid ay tumutugon sa sodium nitrite sa isang acidic na kapaligiran:

Ang isang pantay na dami ng isang acidic na sulfanilic acid solution (inihanda gamit ang hydrochloric acid) at isang dobleng dami ng isang sodium nitrite solution ay idinagdag sa test solution, halo-halong lubusan at agad na idinagdag ang soda (sodium carbonate). Pagkatapos haluin, ang timpla ay nagiging cherry-red kung mayroong histidine o tyrosine sa test solution.

Adamkiewicz-Hopkins-Kohl (Schultz-Raspail) reaksyon sa tryptophan (reaksyon sa indole group). Ang tryptophan ay tumutugon sa isang acidic na kapaligiran na may mga aldehydes, na bumubuo ng mga kulay na produkto ng condensation. Ang reaksyon ay nangyayari dahil sa pakikipag-ugnayan ng indole ring ng tryptophan sa aldehyde. Ito ay kilala na ang formaldehyde ay nabuo mula sa glyoxylic acid sa pagkakaroon ng sulfuric acid:

R
ang mga solusyon na naglalaman ng tryptophan sa pagkakaroon ng glyoxylic at sulfuric acid ay nagbibigay ng pulang-lila na kulay.

Ang glycoxylic acid ay palaging naroroon sa maliit na dami sa glacial acetic acid. Samakatuwid, ang reaksyon ay maaaring isagawa gamit ang acetic acid. Sa kasong ito, ang isang pantay na dami ng glacial (concentrated) acetic acid ay idinagdag sa solusyon na pinag-aaralan at maingat na pinainit hanggang sa matunaw ang precipitate. ang pinaghalong kasama sa dingding (upang maiwasan ang paghahalo ng mga likido). Pagkatapos ng 5-10 minuto, ang pagbuo ng isang pulang-lila na singsing ay sinusunod sa interface sa pagitan ng dalawang layer. Kung paghaluin mo ang mga layer, ang mga nilalaman ng ulam ay magiging lilang pantay.

SA

condensation ng tryptophan na may formaldehyde:

Ang produkto ng condensation ay na-oxidized sa bis-2-tryptophanylcarbinol, na sa pagkakaroon ng mga mineral acid ay bumubuo ng mga asin na may kulay na asul-lila:

7) Pag-uuri ng mga protina. Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng komposisyon ng amino acid.

Wala pa ring mahigpit na nomenclature at klasipikasyon ng mga protina. Ang mga pangalan ng mga protina ay ibinibigay batay sa mga random na katangian, kadalasang isinasaalang-alang ang pinagmulan ng paghihiwalay ng protina o isinasaalang-alang ang solubility nito sa ilang mga solvents, ang hugis ng molekula, atbp.

Ang mga protina ay inuri ayon sa komposisyon, hugis ng butil, solubility, komposisyon ng amino acid, pinagmulan, atbp.

1. Sa pamamagitan ng komposisyon Ang mga protina ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: simple at kumplikadong mga protina.

Ang mga simpleng protina ay kinabibilangan ng mga protina na nagbubunga lamang ng mga amino acid sa hydrolysis (proteinoids, protamines, histones, prolamines, glutelins, globulins, albumin). Ang mga halimbawa ng mga simpleng protina ay kinabibilangan ng silk fibroin, egg serum albumin, pepsin, atbp.

Ang mga kumplikadong (proteid) ay kinabibilangan ng mga protina na binubuo ng isang simpleng protina at isang karagdagang (prosthetic) na grupo ng hindi protina na kalikasan. Ang pangkat ng mga kumplikadong protina ay nahahati sa ilang mga subgroup depende sa likas na katangian ng sangkap na hindi protina:

Ang mga metalloprotein na naglalaman ng mga metal (Fe, Cu, Mg, atbp.) ay direktang nauugnay sa polypeptide chain;

Phosphoproteins - naglalaman ng mga residue ng phosphoric acid, na nakakabit sa molekula ng protina sa pamamagitan ng mga ester bond sa site ng mga hydroxyl group ng serine at threonine;

Glycoproteins - ang kanilang mga prosthetic group ay carbohydrates;

Chromoproteins - binubuo ng isang simpleng protina at isang may kulay na non-protein compound na nauugnay dito, lahat ng chromoproteins ay biologically very active; maaari silang maglaman ng mga derivatives ng porphyrin, isoalloxazine at carotene bilang prosthetic group;

Lipoproteins - prosthetic group lipids - triglycerides (taba) at phosphatides;

Ang mga nucleoprotein ay mga protina na binubuo ng isang simpleng protina at isang nucleic acid na konektado dito. Ang mga protina na ito ay may malaking papel sa buhay ng katawan at tatalakayin sa ibaba. Ang mga ito ay bahagi ng anumang cell; ang ilang mga nucleoprotein ay umiiral sa kalikasan sa anyo ng mga espesyal na particle na may aktibidad na pathogenic (mga virus).

2. Sa pamamagitan ng hugis ng butil- ang mga protina ay nahahati sa fibrillar (tulad ng thread) at globular (spherical) (tingnan ang pahina 30).

3. Ayon sa solubility at mga katangian ng komposisyon ng amino acid Ang mga sumusunod na grupo ng mga simpleng protina ay nakikilala:

Ang mga protina ay mga protina ng sumusuporta sa mga tisyu (buto, cartilage, ligaments, tendons, buhok, kuko, balat, atbp.). Ang mga ito ay pangunahing mga fibrillar na protina na may mataas na molekular na timbang (> 150,000 Da), hindi matutunaw sa mga karaniwang solvents: tubig, asin at tubig-alkohol na pinaghalong. Natutunaw lamang sila sa mga tiyak na solvents;

Ang mga protamine (ang pinakasimpleng protina) ay mga protina na natutunaw sa tubig at naglalaman ng 80-90% arginine at isang limitadong hanay (6-8) ng iba pang mga amino acid, na nasa gatas ng iba't ibang isda. Dahil sa mataas na nilalaman Ang arginine ay may mga pangunahing katangian, ang kanilang molekular na timbang ay medyo maliit at humigit-kumulang 4000-12000 Da. Ang mga ito ay isang bahagi ng protina ng mga nucleoproteins;

Ang mga histone ay lubos na natutunaw sa tubig at mga solusyon sa dilute acid (0.1N), ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mataas na nilalaman ng mga amino acid: arginine, lysine at histidine (hindi bababa sa 30%) at samakatuwid ay may mga pangunahing katangian. Ang mga protina na ito ay matatagpuan sa makabuluhang dami sa nuclei ng mga selula bilang bahagi ng mga nucleoproteins at may mahalagang papel sa regulasyon ng metabolismo ng nucleic acid. Ang molekular na timbang ng mga histone ay maliit at katumbas ng 11000-24000 Da;

Ang mga globulin ay mga protina na hindi matutunaw sa tubig at mga solusyon sa asin na may konsentrasyon ng asin na higit sa 7%. Ang mga globulin ay ganap na nahuhulog sa 50% na saturation ng solusyon na may ammonium sulfate. Ang mga protina na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na nilalaman ng glycine (3.5%) at ang kanilang molekular na timbang ay> 100,000 Da. Globulins - bahagyang acidic o neutral na mga protina (p1=6-7.3);

Ang mga albumin ay mga protina na lubos na natutunaw sa tubig at malakas na mga solusyon sa asin, at ang konsentrasyon ng asin (NH 4) 2 S0 4 ay hindi dapat lumampas sa 50% ng saturation. Sa mas mataas na konsentrasyon, ang mga albumin ay inasnan. Kung ikukumpara sa mga globulin, ang mga protinang ito ay naglalaman ng tatlong beses na mas kaunting glycine at may molecular weight na 40,000-70,000 Da. Ang albumin ay may labis na negatibong singil at acidic na mga katangian (pl = 4.7) dahil sa mataas na nilalaman ng glutamic acid;

Ang mga prolamin ay isang pangkat ng mga protina ng halaman na nakapaloob sa gluten ng mga halaman ng cereal. Ang mga ito ay natutunaw lamang sa isang 60-80% na may tubig na solusyon ng ethyl alcohol. Ang mga prolamine ay may katangian na komposisyon ng amino acid: naglalaman sila ng maraming (20-50%) ng glutamic acid at proline (10-15%), kaya naman nakuha nila ang kanilang pangalan. Ang kanilang molekular na timbang ay higit sa 100,000 Da;

Ang mga glutelin ay mga protina ng halaman na hindi matutunaw sa tubig, mga solusyon sa asin at ethanol, ngunit natutunaw sa dilute (0.1N) na mga solusyon ng alkalis at acids. Ang mga ito ay katulad sa komposisyon ng amino acid at molekular na timbang sa mga prolamine, ngunit naglalaman ng mas maraming arginine at mas kaunting proline.

Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng komposisyon ng amino acid

Sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme sa mga juice ng digestive, ang mga protina ay pinaghiwa-hiwalay sa mga amino acid. Dalawang mahalagang konklusyon ang ginawa: 1) ang mga protina ay naglalaman ng mga amino acid; 2) Ang mga paraan ng hydrolysis ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang kemikal, sa partikular na amino acid, komposisyon ng mga protina.

Upang pag-aralan ang komposisyon ng amino acid ng mga protina, isang kumbinasyon ng acidic (HCl), alkaline [Ba(OH) 2] at, mas madalas, ginagamit ang enzymatic hydrolysis o isa sa mga ito. Ito ay itinatag na sa panahon ng hydrolysis ng purong protina na hindi naglalaman ng mga impurities, 20 iba't ibang α-amino acids ay inilabas. Ang lahat ng iba pang mga amino acid na natuklasan sa mga tisyu ng mga hayop, halaman at mikroorganismo (higit sa 300) ay umiiral sa kalikasan sa isang libreng estado o sa anyo ng mga maikling peptide o mga kumplikadong kasama ng iba pang mga organikong sangkap.

Ang unang yugto sa pagtukoy ng pangunahing istraktura ng mga protina ay isang husay at dami ng pagtatasa ng komposisyon ng amino acid ng isang partikular na indibidwal na protina. Dapat tandaan na para sa pananaliksik kailangan mong magkaroon ng isang tiyak na halaga ng purong protina, nang walang mga admixture ng iba pang mga protina o peptides.

Acid hydrolysis ng protina

Upang matukoy ang komposisyon ng amino acid, kinakailangan upang sirain ang lahat ng mga peptide bond sa protina. Ang nasuri na protina ay na-hydrolyzed sa 6 mol/l HC1 sa temperatura na humigit-kumulang 110 °C sa loob ng 24 na oras. Bilang resulta ng paggamot na ito, ang mga peptide bond sa protina ay nawasak, at ang mga libreng amino acid lamang ang naroroon sa hydrolyzate. Bilang karagdagan, ang glutamine at asparagine ay na-hydrolyzed sa glutamic at aspartic acids (i.e., ang amide bond sa radical ay nasira at ang amino group ay nahiwalay sa kanila).

Paghihiwalay ng mga amino acid gamit ang ion exchange chromatography

Ang pinaghalong mga amino acid na nakuha ng acid hydrolysis ng mga protina ay pinaghihiwalay sa isang haligi na may cation exchange resin. Ang nasabing sintetikong dagta ay naglalaman ng mga negatibong sisingilin na grupo na mahigpit na nakagapos dito (halimbawa, mga residue ng sulfonic acid -SO 3 -), kung saan ang mga Na + ions ay nakakabit (Larawan 1-4).

Ang isang halo ng mga amino acid ay idinagdag sa cation exchanger sa isang acidic na kapaligiran (pH 3.0), kung saan ang mga amino acid ay pangunahing mga cation, i.e. magdala ng positibong singil. Ang mga amino acid na may positibong charge ay nakakabit sa mga particle ng resin na may negatibong charge. Kung mas malaki ang kabuuang singil ng amino acid, mas malakas ang bond nito sa resin. Kaya, ang mga amino acid na lysine, arginine at histidine ay nagbubuklod nang malakas sa cation exchanger, at ang mga aspartic at glutamic acid ay nagbubuklod nang mahina.

Ang paglabas ng mga amino acid mula sa haligi ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghuhugas (pag-eluting) sa kanila ng isang buffer solution ng pagtaas ng lakas ng ionic (i.e., pagtaas ng konsentrasyon ng NaCl) at pH. Habang tumataas ang pH, nawawalan ng proton ang mga amino acid, na nagreresulta sa pagbaba sa kanilang positibong singil at, dahil dito, ang lakas ng bono sa mga particle ng resin na may negatibong sisingilin.

Ang bawat amino acid ay umaalis sa column sa isang tiyak na pH at lakas ng ionic. Sa pamamagitan ng pagkolekta ng solusyon (eluate) sa maliliit na bahagi mula sa ibabang dulo ng column, ang mga fraction na naglalaman ng mga indibidwal na amino acid ay maaaring makuha.

(para sa higit pang mga detalye sa "hydrolysis" tingnan ang tanong Blg. 10)

8) Mga bono ng kemikal sa istruktura ng protina.

9) Ang konsepto ng hierarchy at istrukturang organisasyon ng mga protina. (tingnan ang tanong Blg. 12)

10) Hydrolysis ng protina. Reaction chemistry (mga hakbang, catalyst, reagents, kondisyon ng reaksyon) - isang kumpletong paglalarawan ng hydrolysis.

11) Mga pagbabagong kemikal ng mga protina.

Denaturasyon at renaturation

Kapag ang mga solusyon sa protina ay pinainit hanggang 60-80% o kapag nalantad sa mga reagents na sumisira sa mga non-covalent bond sa mga protina, ang tertiary (quaternary) at pangalawang istraktura ng molekula ng protina ay nawasak; ito ay tumatagal, sa mas malaki o mas maliit na lawak, ang anyo ng random na random coil. Ang prosesong ito ay tinatawag na denaturation. Ang denaturing reagents ay maaaring acids, alkalis, alcohols, phenols, urea, guanidine chloride, atbp. Ang kakanyahan ng kanilang pagkilos ay ang pagbuo ng mga hydrogen bond na may =NH at =CO na mga grupo ng peptide backbone at kasama ang mga acid group ng amino acid radicals , pinapalitan ang kanilang sariling intramolecular hydrogen bond sa isang protina bilang resulta kung saan nagbabago ang pangalawang at tertiary na istruktura. Sa panahon ng denaturation, ang solubility ng protina ay bumababa, ito ay "coagulate" (halimbawa, kapag kumukulo ng isang itlog ng manok), at ang biological na aktibidad ng protina ay nawala. Ito ang batayan, halimbawa, para sa paggamit ng isang may tubig na solusyon ng carbolic acid (phenol) bilang isang antiseptiko. Sa ilang partikular na kundisyon, kapag ang isang denatured protein solution ay dahan-dahang pinalamig, nangyayari ang renaturation - pagpapanumbalik ng orihinal (katutubong) conformation. Kinukumpirma nito ang katotohanan na ang likas na katangian ng natitiklop na chain ng peptide ay tinutukoy ng pangunahing istraktura.

Ang proseso ng denaturation ng isang indibidwal na molekula ng protina, na humahantong sa pagkawatak-watak ng "matibay" na three-dimensional na istraktura nito, kung minsan ay tinatawag na pagtunaw ng molekula. Halos anumang kapansin-pansing pagbabago sa mga panlabas na kondisyon, halimbawa, ang pag-init o isang makabuluhang pagbabago sa pH ay humahantong sa isang sunud-sunod na pagkagambala ng quaternary, tertiary at pangalawang istruktura ng protina. Ang denaturation ay kadalasang sanhi ng pagtaas ng temperatura, ang pagkilos ng mga malakas na acid at alkalis, mga asing-gamot ng mabibigat na metal, ilang mga solvents (alkohol), radiation, atbp.

Ang denaturation ay madalas na humahantong sa proseso ng pagsasama-sama ng mga particle ng protina sa mas malaki sa isang koloidal na solusyon ng mga molekula ng protina. Sa paningin, ito ay mukhang, halimbawa, tulad ng pagbuo ng "protina" kapag nagprito ng mga itlog.

Ang renaturation ay ang kabaligtaran na proseso ng denaturation, kung saan ang mga protina ay bumalik sa kanilang natural na istraktura. Dapat tandaan na hindi lahat ng mga protina ay may kakayahang renaturation; Para sa karamihan ng mga protina, ang denaturation ay hindi maibabalik. Kung, sa panahon ng denaturation ng protina, ang mga pagbabago sa physicochemical ay nauugnay sa paglipat ng polypeptide chain mula sa isang mahigpit na nakaimpake (naayos) na estado sa isang hindi maayos, pagkatapos ay sa panahon ng renaturation, ang kakayahan ng mga protina na ayusin ang sarili ay ipinahayag, ang landas kung saan ay paunang natukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain, iyon ay, ang pangunahing istraktura nito, na tinutukoy ng namamana na impormasyon . Sa mga buhay na selula, ang impormasyong ito ay malamang na mahalaga para sa pagbabago ng isang hindi maayos na polypeptide chain sa panahon o pagkatapos ng biosynthesis nito sa ribosome sa istruktura ng katutubong molekula ng protina. Kapag ang double-stranded na mga molekula ng DNA ay pinainit sa temperatura na humigit-kumulang 100°C, ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga base ay nasira at ang mga komplementaryong hibla ay naghihiwalay - ang DNA denature. Gayunpaman, sa mabagal na paglamig, ang mga komplementaryong chain ay maaaring muling magsanib sa isang regular na double helix. Ang kakayahang ito ng DNA na mag-renature ay ginagamit upang makabuo ng mga artipisyal na hybrid na molekula ng DNA.

Ang mga likas na katawan ng protina ay pinagkalooban ng isang tiyak, mahigpit na tinukoy na pagsasaayos ng spatial at may ilang mga katangian ng physicochemical at biological na katangian sa mga physiological na temperatura at mga halaga ng pH. Sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang pisikal at kemikal na mga kadahilanan, ang mga protina ay sumasailalim sa coagulation at precipitate, nawawala ang kanilang mga katutubong katangian. Kaya, ang denaturation ay dapat na maunawaan bilang isang paglabag sa pangkalahatang plano ng natatanging istraktura ng katutubong molekula ng protina, pangunahin ang tertiary na istraktura nito, na humahantong sa pagkawala ng mga katangian ng katangian nito (solubility, electrophoretic mobility, biological activity, atbp.). Karamihan sa mga protina ay nagde-denature kapag ang kanilang mga solusyon ay pinainit sa itaas ng 50–60°C.

Ang mga panlabas na pagpapakita ng denaturation ay nabawasan sa pagkawala ng solubility, lalo na sa isoelectric point, isang pagtaas sa lagkit ng mga solusyon sa protina, isang pagtaas sa bilang ng mga libreng functional na grupo ng SH at isang pagbabago sa likas na katangian ng x-ray scattering. Ang pinaka-katangian na tanda ng denaturation ay isang matalim na pagbaba o kumpletong pagkawala ng biological na aktibidad ng isang protina (catalytic, antigenic o hormonal). Pangunahing sinisira ng denaturation ng protina na dulot ng 8M urea o ibang ahente ang mga non-covalent bond (lalo na ang hydrophobic interaction at hydrogen bonds). Ang mga bono ng disulfide ay nasira sa pagkakaroon ng ahente ng pagbabawas ng mercapptoethanol, habang ang mga peptide bond ng polypeptide chain mismo ay hindi apektado. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang mga globule ng mga katutubong molekula ng protina ay nagbubukas at ang mga random at hindi maayos na istruktura ay nabuo (Fig.)

Denaturasyon ng isang molekula ng protina (scheme).

a - paunang estado; b - simula ng nababaligtad na pagkagambala ng istraktura ng molekular; c - hindi maibabalik na paglalahad ng polypeptide chain.

Denaturation at renaturation ng ribonuclease (ayon kay Anfinsen).

a - deployment (urea + mercaptoethanol); b - muling natitiklop.

1. Protein hydrolysis: H+

[− NH2─CH─ CO─NH─CH─CO − ]n +2nH2O → n NH2 − CH − COOH + n NH2 ─ CH ─ COOH

│ │ ‌‌│ │

Amino acid 1 amino acid 2

2. Pag-ulan ng protina:

a) nababaligtad

Protein sa solusyon ↔ protina namuo. Nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga solusyon ng Na+, K+ salts

b) hindi maibabalik (denaturasyon)

Sa panahon ng denaturation sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan (temperatura; mekanikal na pagkilos - presyon, rubbing, pag-alog, ultrasound; ang pagkilos ng mga ahente ng kemikal - mga acid, alkalis, atbp.), Ang isang pagbabago ay nangyayari sa pangalawang, tersiyaryo at quaternary na mga istruktura ng protina. macromolecule, ibig sabihin, ang katutubong spatial na istraktura nito. Ang pangunahing istraktura, at, dahil dito, ang kemikal na komposisyon ng protina ay hindi nagbabago.

Sa panahon ng denaturation, nagbabago ang mga pisikal na katangian ng mga protina: bumababa ang solubility at nawawala ang biological activity. Kasabay nito, ang aktibidad ng ilang mga grupo ng kemikal ay tumataas, ang epekto ng proteolytic enzymes sa mga protina ay pinadali, at, samakatuwid, mas madaling mag-hydrolyze.

Halimbawa, ang albumin - puti ng itlog - sa isang temperatura ng 60-70 ° precipitates mula sa solusyon (coagulates), nawawala ang kakayahang matunaw sa tubig.

Scheme ng proseso ng denaturation ng protina (pagkasira ng tertiary at pangalawang istruktura ng mga molekula ng protina)

3. Pagsunog ng protina

Ang mga protina ay nasusunog upang makagawa ng nitrogen, carbon dioxide, tubig, at ilang iba pang mga sangkap. Ang pagkasunog ay sinamahan ng katangian ng amoy ng nasunog na mga balahibo

4. Kulay (kuwalitatibo) na mga reaksyon sa mga protina:

a) reaksyon ng xanthoprotein (sa mga residue ng amino acid na naglalaman ng mga singsing na benzene):

Protein + HNO3 (conc.) → dilaw na kulay

b) reaksyon ng biuret (sa mga peptide bond):

Protein + CuSO4 (sat) + NaOH (conc) → maliwanag na lilang kulay

c) reaksyon ng cysteine ​​​​(sa mga residu ng amino acid na naglalaman ng asupre):

Protina + NaOH + Pb(CH3COO)2 → Itim na kulay

Ang mga protina ay ang batayan ng lahat ng buhay sa Earth at gumaganap ng magkakaibang mga tungkulin sa mga organismo.

Pag-asin ng mga protina

Ang pag-aasin ay ang proseso ng paghihiwalay ng mga protina mula sa mga may tubig na solusyon na may mga neutral na solusyon ng puro asin ng alkali at alkaline earth na mga metal. Kapag ang malalaking konsentrasyon ng mga asin ay idinagdag sa isang solusyon sa protina, ang mga particle ng protina ay na-dehydrate at ang singil ay tinanggal, at ang mga protina ay namuo. Ang antas ng pag-ulan ng protina ay nakasalalay sa lakas ng ionic ng solusyon ng precipitant, ang laki ng particle ng molekula ng protina, ang laki ng singil nito, at hydrophilicity. Ang iba't ibang mga protina ay namuo sa iba't ibang mga konsentrasyon ng asin. Samakatuwid, sa mga sediment na nakuha sa pamamagitan ng unti-unting pagtaas ng konsentrasyon ng asin, ang mga indibidwal na protina ay matatagpuan sa iba't ibang mga fraction. Ang pag-asin ng mga protina ay isang prosesong nababaligtad, at pagkatapos na alisin ang asin, nabawi ng protina ang mga likas na katangian nito. Samakatuwid, ang salting out ay ginagamit sa klinikal na kasanayan para sa paghihiwalay ng mga protina ng serum ng dugo, pati na rin para sa paghihiwalay at paglilinis ng iba't ibang mga protina.

Ang mga idinagdag na anion at cation ay sumisira sa hydrated protein shell ng mga protina, na isa sa mga salik ng katatagan ng mga solusyon sa protina. Ang pinakakaraniwang ginagamit na solusyon ay Na at ammonium sulfates. Maraming mga protina ang naiiba sa laki ng kanilang hydration shell at ang dami ng singil na mayroon sila. Ang bawat protina ay may sariling salting out zone. Pagkatapos ng pag-alis ng salting out agent, ang protina ay nagpapanatili ng biological activity at physicochemical properties nito. Sa klinikal na kasanayan, ang paraan ng salting-out ay ginagamit upang paghiwalayin ang mga globulin (nabubuo ang isang namuo kapag idinagdag ang isang 50% na solusyon ng ammonium sulfate (NH4)2SO4) at mga albumin (nabubuo ang isang namuo kapag ang isang 100% na solusyon ng ammonium sulfate (NH4) 2SO4 ay idinagdag).

Ang dami ng salting out ay naiimpluwensyahan ng:

1) kalikasan at konsentrasyon ng asin;

2) pH na kapaligiran;

3) temperatura.

Ang pangunahing papel ay nilalaro ng valence ng mga ions.

12) Mga tampok ng organisasyon ng pangunahin, pangalawa, tertiary na istraktura ng protina.

Sa kasalukuyan, ang pagkakaroon ng apat na antas ng istrukturang organisasyon ng isang molekula ng protina ay napatunayang eksperimento: pangunahin, pangalawa, tersiyaryo at quaternary na istraktura.