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

Protina sa katawan - ano ito?

Ang mga amino acid, na magkakaugnay sa isang espesyal na paraan, ay bumubuo ng mga high-molecular organic compound sa katawan - mga protina. Sa isang hindi nagbabagong anyo, ang protina na pumapasok sa katawan ay hindi nasisipsip, kaya nahati ito 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, ang connective tissue protein ay kasangkot sa paglaki ng buhok, nail plates, at tendons.

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, samakatuwid, sa unang pag-sign ng isang paglihis, kinakailangan na kumunsulta sa mga espesyalista.

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

Gaano kadalas natin nararamdaman ang isang kakulangan ng mga bitamina at mineral halos bawat taon dahil sa nakasalansan na kapanglawan at pagkapagod, at kusang-loob, dahil sa ugali, iniuugnay natin ito sa "avitaminosis". Ngunit mahalagang maunawaan na maraming problema sa kalusugan ang maaaring maiugnay sa kakulangan ng kalidad ng protina. At ito, sa kasamaang-palad, bihira tayong mag-alala.

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

Cravings para sa matamis

Ito ay isa sa mga pangunahing palatandaan ng kakulangan ng protina kapag sumunggab ka sa matamis at hindi ka iniiwan ng pakiramdam ng gutom. Nagkataon lamang na sa paghihigpit ng mga pagkaing protina, hindi tayo nagmamadaling sumandal sa 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 upang mabilis na iwasto ang sitwasyon.

Mahinang konsentrasyon

Ang konsentrasyon ay magiging mahusay lamang sa isang balanseng antas ng asukal sa dugo. At kapag ang antas na ito ay napapailalim sa patuloy na pagbabagu-bago, maaaring ito ay isang pakiramdam ng mahamog na kamalayan, kung saan imposibleng tumutok 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 kailangang-kailangan na 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 gaganapin 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 naglalaman ng protina

Mga protina ng hayop at gulay

Karamihan sa mga pagkaing halaman ay naglalaman ng hindi bababa sa protina kaysa sa gatas o manok. Ngunit ang katawan ng tao ay nakaayos sa isang paraan na, gaya ng dati, ang protina ay bahagyang hinihigop, lahat ng iba ay pinalabas ng ihi. Dapat mong ubusin ang protina ng parehong pinagmulan ng halaman at hayop - ngunit ito ay perpekto. Kung gusto mo ng anumang uri ng vegetarian diet, kakailanganin mo lamang na balansehin ang iyong diyeta upang mapunan 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 mga produktong ito ay naglalaman ng parehong protina at taba, ngunit hindi sa pinakamaliit na halaga. Hindi dapat kalimutan na mula sa mga produkto na 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, kung gayon ang taba na nilalaman ay pinapayagan hanggang sa 40%.

Protina ng gulay

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

So nuts:

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

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 gulay at hayop sa parehong oras sa parehong 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, sa mga gulay.

Mga ardilya(kasingkahulugan mga protina) - mga high-molecular nitrogenous na organikong compound, na mga 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. Kaya, halimbawa, ang mga proseso ng metabolic (pantunaw, paghinga, paglabas, atbp.) Ay ibinibigay ng aktibidad ng mga enzyme (tingnan), na mga protina sa kalikasan. Kasama rin sa mga protina ang mga contractile na istruktura na sumasailalim sa paggalaw, halimbawa, ang contractile protein ng mga kalamnan (actomyosin), sumusuporta sa mga tisyu ng katawan (collagen ng mga buto, cartilage, tendons), integuments ng katawan (balat, buhok, kuko, atbp.) , na pangunahing binubuo ng mga collagens, elastins, keratins, pati na rin ang mga toxin, antigens at antibodies, maraming hormones at iba pang biologically important substances.

Ang papel na ginagampanan ng mga protina sa isang buhay na organismo ay binibigyang-diin na ng kanilang mismong pangalan na "mga protina" (Greek protos una, pangunahin), iminungkahi ni Mulder (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 ari-arian. Unti-unti, itinatag na ang mga protina ay isang malawak na klase ng magkakaibang mga sangkap, na binuo ayon sa parehong plano. Napansin ang pinakamahalagang kahalagahan ng mga protina para sa mga proseso ng buhay, natukoy 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 sangkap 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 nasisira 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 alpha-carbon atom configuration, 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 isang pamantayan para sa nutritional value nito (tingnan ang seksyong Mga Protein sa Nutrisyon). Ang ilang mga protina ay maaaring kulang sa ilang mga amino acid. Halimbawa, ang mga protina ng mais, zein, ay hindi naglalaman ng lysine o tryptophan. Ang iba pang mga protina, sa kabilang banda, ay napakayaman sa mga indibidwal na amino acid. Kaya, salmon protamine - salmin ay naglalaman ng higit sa 80% arginine, sutla 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 magkakaugnay ng tinatawag na peptide (acid-amide) bond na nabuo ng carboxyl group ng isang amino acid at ng 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 isang molekula ng protina. Maraming mga protina ang binubuo ng isang solong polypeptide chain, habang ang ibang 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 magkakaibang 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 isama sa polypeptides sa iba't ibang mga ratio, 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. Tinutukoy ng sequence ng amino acid na ito ang pangunahing istruktura ng protina, na tinutukoy naman ng kaukulang sequence ng deoxyribonucleotides sa mga structural genes ng DNA ng isang partikular na organismo. Sa ngayon, ang pangunahing istraktura ng maraming mga protina, pangunahin ang mga hormone ng protina, mga enzyme, at ilang iba pang mga biologically active na protina, ay pinag-aralan. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid ay tinutukoy ng enzymatic hydrolysis ng mga likod 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 gamit ang aminopolypeptidase, isang partikular na enzyme na sunud-sunod na nag-alis ng mga amino-terminal (N-terminal) amino acid, at may carboxypolypeptidase, na nag-cleaves ng carboxy-terminal (C-terminal) amino acids. Upang matukoy ang N-terminal amino acids, 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 paggamot ni P. Edman na may phenylisothiocyanate. 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, na kinabibilangan ng isang terminal amino acid radical, na kung saan ay madaling matanggal mula sa peptide at ang karakter ng C-terminal amino acid ay naitatag. Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina ay itinatag sa batayan ng pagkakasunud-sunod ng mga peptides na nakuha gamit ang iba't ibang mga enzyme at isinasaalang-alang ang pagtitiyak ng bawat enzyme na nag-cleave sa protina sa peptide bond na nabuo ng isang tiyak na amino acid. Kaya, ang pagpapasiya ng pangunahing istraktura ng isang protina ay isang napakaingat at napakahabang gawain. Ang iba't ibang mga pamamaraan ng direktang pagpapasiya ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid ay matagumpay na ginamit gamit ang X-ray diffraction analysis (tingnan) o sa pamamagitan ng mass spectrometry (tingnan) ng mga peptide derivatives na nakuha ng protina hydrolysis ng iba't ibang mga enzyme.

Sa spatially, ang mga polypeptide chain ay kadalasang bumubuo ng helical configuration na pinagsasama-sama ng hydrogen bonds 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 hiwalay na mga residue ng amino acid sa pareho o sa iba't ibang polypeptide chain ay maaaring magkakaugnay gamit ang disulfide o ether bond. Kaya, sa molekula ng insulin monomer (Larawan 1), ang cysteine ​​​​residues 6 at 11 ng A chain at cysteine ​​​​resdues 7 at 20 ng A chain, ayon sa pagkakabanggit, na may cysteine ​​​​residues 7 at 19 ng B Ang kadena ay nakaugnay sa pamamagitan ng mga disulfide bond. Ang ganitong mga bono ay nagbibigay sa polypeptide chain, na kadalasang may mga coiled at non-coiled section, isang tiyak na conformation, na tinatawag na tertiary structure ng protina.

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

Ang istraktura ng quaternary na protina ay nangangahulugan ng pagbuo ng mga complex mula sa mga molekula ng monomeric na protina. Kaya, halimbawa, ang isang molekula ng hemoglobin ay binubuo ng apat na monomer (dalawang alpha chain at dalawang beta chain). Ang quaternary na istraktura ng enzyme lactate dehydrogenase 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 muscle. Alinsunod dito, mayroong 5 magkakaibang isoenzymes ng lactate dehydrogenase, na mga tetramer mula sa magkakaibang kumbinasyon ng dalawang monomer na ito - HHHH, HHHM, HHMM, HMMM at MMMM. Tinutukoy ng istruktura ng isang protina ang mga biological na katangian nito, at kahit na ang isang maliit na pagbabago sa conformation ay maaaring magkaroon ng napakalaking epekto sa aktibidad ng enzymatic o iba pang biological na katangian ng protina. Gayunpaman, ang pangunahing istraktura ng protina ay ang pinakamalaking kahalagahan, dahil ito ay tinutukoy ng genetically at madalas na tinutukoy ang mas mataas na mga istraktura ng ibinigay na protina. Ang pagpapalit ng kahit na isang solong amino acid residue sa isang polypeptide chain na binubuo ng daan-daang amino acid ay maaaring makabuluhang baguhin ang mga katangian ng isang naibigay na protina at kahit na ganap na alisin ito ng biological na aktibidad. Kaya, halimbawa, ang hemoglobin na matatagpuan sa mga erythrocytes sa sickle cell anemia ay naiiba sa normal na hemoglobin A lamang sa pamamagitan ng pagpapalit ng glutamic acid residue sa ika-6 na posisyon ng p-chain na may valine residue, iyon ay, sa pamamagitan ng pagpapalit lamang ng isa sa 287 amino mga acid. Gayunpaman, ang kapalit na ito ay sapat na para sa binagong hemoglobin na magkaroon ng matinding pagkagambala sa solubility at sa malaking lawak ay nawawala ang pangunahing tungkulin nito sa pagdadala ng oxygen sa mga tisyu. Sa kabilang banda, sa isang mahigpit na tinukoy na istraktura ng insulin (Larawan 1), ang likas na katangian ng mga residue ng amino acid sa mga posisyon 8, 9, at 10 ng A chain (sa pagitan ng dalawang cysteine ​​​​residues) ay tila hindi makabuluhan. , 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, gayunpaman, 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 tinutukoy bilang mga peptide. Karamihan sa mga likidong protina at 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 nagbibigay ng mga opalescent na solusyon na kumikilos tulad ng mga colloid. Ang pagkakaroon ng maraming hydrophilic group sa komposisyon nito, 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, connective tissue collagen at elastin, silk fibroin, buhok at kuko keratins) ay fibrillar sa kalikasan, at ang kanilang mga molekula ay pinahaba sa mahabang mga hibla. Ang mga natutunaw na protina ay karaniwang kinakatawan ng mga nakapulupot, globular na molekula. Gayunpaman, ang paghahati ng mga protina sa globular at fibrillar ay hindi ganap, dahil ang ilang mga protina (halimbawa, muscle actin) ay maaaring 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 medium. 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 ibinigay na protina at ng 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 protina ay ginagamit para sa kanilang paghihiwalay at paglilinis sa pamamagitan ng isoelectric na pagtutok, na binubuo sa electrophoresis ng protina sa isang pH gradient na nilikha ng isang sistema ng mga solusyon sa buffer. Sa kasong ito, maaari kang 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 sulphate ay kadalasang ginagamit) ay namuo sa karamihan ng mga protina. Ang mekanismo ng naturang pag-ulan (salting out) ay binubuo sa pagbubuklod ng mga asin ng tubig sa pamamagitan ng mga ions, na bumubuo ng isang hydrated 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 mga protina na may alkohol at acetone ay pareho. Ang pag-ulan ng protina sa pamamagitan ng pag-aasin o mga organikong likidong nahalo sa tubig ay ginagamit upang paghiwalayin at paghiwalayin ang mga protina habang pinapanatili ang kanilang mga natural (katutubong) katangian. Sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ng pag-ulan, ang mga protina ay maaaring makuha sa mala-kristal na anyo at mahusay na nadalisay 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. Ang pag-init ng mga solusyon sa protina sa isang mataas na temperatura, pati na rin ang pag-ulan ng protina na may mabibigat na metal na mga asing-gamot o puro acids, lalo na ang trichloroacetic, sulfosalicylic, at chloric acid, ay humahantong sa protein coagulation (coagulation) at pagbuo ng isang hindi matutunaw na precipitate. 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 paunang 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 tangle.

Sa panahon ng ultracentrifugation, ang mga protina ay idineposito sa centrifugal acceleration field 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, ang pagpapasiya ng mga constant ng sedimentation sa isang ultracentrifuge, pati na rin ang rate ng pagsasabog ng mga protina, ang kanilang pagsasala sa pamamagitan ng mga molecular sieves, ang pagpapasiya ng electrophoretic mobility sa panahon ng electrophoresis sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, at ilang iba pang mga pamamaraan. ay ginamit.

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 isang 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 konklusyon tungkol sa pagkakaroon ng isang protina ay maaari lamang gawin batay sa isang kumbinasyon ng isang bilang ng mga reaksyon. Sa pagsusuri ng mga biological fluid, tulad ng ihi, kung saan ilang mga protina lamang ang maaaring lumitaw at alam kung aling mga sangkap ang maaaring makagambala sa reaksyon, kahit isang reaksyon ay sapat na upang maitaguyod ang pagkakaroon o kawalan ng mga protina. Ang mga reaksyon ng protina ay nahahati sa mga reaksyon ng pag-ulan at mga reaksyon ng kulay. Kasama sa una ang precipitation na may concentrated acid, at sa clinical practice, ang precipitation na may nitric acid ang kadalasang ginagamit. Ang isang katangian na reaksyon ay din ang pag-ulan ng mga protina na may sulfosalicylic o trichloroacetic acid (ang huli ay kadalasang ginagamit hindi lamang upang makita ang mga protina, kundi pati na rin upang palayain ang mga likido mula sa mga protina). Ang pagkakaroon ng mga protina ay maaari ding makita sa pamamagitan ng coagulation habang kumukulo sa isang bahagyang acidic na daluyan, sa pamamagitan ng pag-ulan na may alkohol, acetone, at isang bilang ng iba pang mga reagents. Sa mga reaksyon ng kulay, ang reaksyon ng biuret ay napaka katangian (tingnan) - paglamlam ng violet na may mga ion na tanso sa isang alkaline na daluyan. 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 ng biuret reaction ay nagmula sa heating product ng biuret urea (H 2 N-CO-NH-CO-NH 2), na siyang pinakasimpleng compound na nagbibigay ng reaksyong ito. Ang reaksyon ng Xantoprotein (tingnan) ay binubuo sa dilaw na paglamlam ng protina na namuo kapag nalantad sa puro nitric acid. Lumilitaw ang pangkulay dahil sa pagbuo ng mga produkto ng nitrasyon ng mga aromatic amino acid na bumubuo sa molekula ng protina. Ang reaksyon ng Millon ay nagbibigay ng maliwanag na pulang kulay na may mga mercury salt at nitrous acid sa isang acidic na daluyan. Sa pagsasagawa, ang nitric acid ay karaniwang ginagamit, na palaging naglalaman ng isang maliit na admixture ng nitrous acid. Ang reaksyon ay tiyak sa phenolic radical ng tyrosine at samakatuwid ay nangyayari lamang sa mga protina na naglalaman ng tyrosine. Ang reaksyon ng Adamkevich ay dahil sa tryptophan radical. Nagbibigay ito ng kulay violet sa puro sulfuric acid na may acetic acid (tingnan ang Adamkevich 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. Sa dami, ang mga protina ay karaniwang tinutukoy ng protina nitrogen, iyon ay, sa pamamagitan ng nilalaman ng kabuuang nitrogen sa precipitate ng mga protina, na hinugasan mula sa mababang molekular na timbang na mga sangkap na natutunaw sa precipitant. Ang nitrogen sa mga biochemical na pag-aaral at 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, kung saan ang reagent ng Folin para sa tyrosine ay ginagamit kasabay ng reaksyon ng biuret (tingnan ang pamamaraan 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 may kondisyon at binuo pangunahin sa batayan ng mga katangian ng physicochemical ng mga protina, mga mapagkukunan ng kanilang produksyon, biological na aktibidad at iba pang, madalas na random, mga tampok. Kaya, ayon sa kanilang mga katangian ng physicochemical, ang mga protina ay nahahati sa fibrillar at globular, hydrophilic (natutunaw) at hydrophobic (hindi matutunaw), atbp. Ayon sa pinagmulan ng produksyon, ang mga protina ay nahahati sa hayop, gulay at bacterial; sa mga protina ng kalamnan, tisyu ng nerbiyos, suwero ng dugo, atbp.; sa biological na aktibidad - sa mga protina-enzymes. protina-hormone, istruktura. Mga protina, contractile protein, antibodies, atbp. Gayunpaman, dapat tandaan na dahil sa di-kasakdalan ng klasipikasyon mismo, gayundin dahil sa pambihirang pagkakaiba-iba ng mga protina, marami sa mga indibidwal na protina ay hindi maaaring italaga sa alinman sa mga mga pangkat na inilarawan dito.

Ang lahat ng mga protina ay karaniwang nahahati sa simple, o mga protina (mga tamang protina), at kumplikado, o mga protina (mga kumplikado ng mga protina na may mga non-protein compound). Ang mga simpleng protina ay mga 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) albumin (tingnan), globulin (tingnan) at isang bilang ng iba pang mga protina ay nakikilala.

Albumin - 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 sa kanilang komposisyon.

Kasama rin sa mga protina ang mga protina ng gulay - prolamins (tingnan), na kadalasang matatagpuan kasama ng glutelins (tingnan) sa mga buto ng cereal (rye, trigo, barley, atbp.), na bumubuo ng karamihan sa 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 (proteinond, albuminoids) ay mga istrukturang protina na hindi matutunaw sa tubig, sa diluted na alkalis, acids at saline solution. Kabilang dito ang mga fibrillar protein, pangunahin sa pinagmulan ng hayop, na lubos na 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 lihim ng mga glandula ng sutla ng mga insekto (halimbawa, mga pakana) - fibroin (tingnan), na binubuo ng higit sa kalahati ng mga nalalabi ng glycine at alanine.

Ang isang espesyal na grupo ng mga protina ay mga protamine (tingnan) - medyo mababa ang molekular na timbang na mga protina ng isang pangunahing likas na katangian (hindi tulad ng mga albumin, globulin at iba pang mga protina ng tissue na karaniwang may isoelectric point sa isang bahagyang acidic na kapaligiran). Ang mga protamine ay matatagpuan sa semilya ng ilang isda at iba pang mga hayop at binubuo ng higit sa kalahating diaminomonocarboxylic acid. Kaya, ang herring protamines - lupein 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 aminoacyladenylates (2); ang huli, sa ilalim ng pagkilos ng enzyme aminoacyl-tRNA synthetase, ay konektado sa paglilipat ng mga 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 sa mRNA muna ng isang maliit na subunit (6), at pagkatapos ay isang malaking subunit (7) ng mga ribosom. Sa ribosome (8) na konektado sa mRNA, dalawang aminoacyl-tRNA ang nakakabit sa mRNA, bilang resulta kung saan nabuo ang isang peptide bond sa pagitan nila. Kaya, ang paglago ng polypeptide chain (9) ay nangyayari, na kung saan ay inilabas sa pagkumpleto ng kanyang synthesis (10) at higit pang transformed sa isang protina (11).

Ang biosynthesis ng protina ay nagpapatuloy 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 nagpapatuloy sa pagkonsumo ng enerhiya na naipon sa anyo ng ATP (tingnan ang Adenosine Phosphoric Acids). Sa panahon ng biosynthesis ng mga protina, ang pagbuo ng ilang mga protina ng isang mahigpit na tiyak na istraktura ay natiyak, na naka-encode sa mga istrukturang gene (cistrons) ng deoxyribonucleic acid, na matatagpuan pangunahin sa chromatin ng cell nuclei (tingnan ang Genetic code). Ang impormasyong tumutukoy sa pangunahing istruktura ng mga protina ay ipinapadala sa isang espesyal na uri ng ribonucleic acid (RNA), na tinatawag na informational, o template, RNA (mRNA), sa anyo ng isang pantulong na nucleotide sequence. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon. Pinagsasama ng mRNA ang mga ribosom (tingnan), na mga butil ng ribonucleoprotein, higit sa kalahati ay binubuo ng isang espesyal na ribosomal RNA (rRNA), na na-synthesize din sa mga espesyal na cistron (genes) ng DNA. Ang mga ribosom ay binubuo ng dalawang subparticle, kung saan sila ay maaaring baligtarin na maghiwalay na may pagbawas sa konsentrasyon ng mga ion ng magnesium. Ang malalaki at maliliit na subparticle ng ribosome ay naglalaman ngunit 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 sampu ng mga molekula ng protina. Ang pagkakaroon ng pinagsama sa mga ribosome, ang mRNA ay bumubuo ng polyribosomes, o polysomes, kung saan ang synthesis ng mga polypeptide chain na bumubuo sa pangunahing istraktura ng mga protina ay nagaganap. Bago kumonekta sa mga ribosom, ang mga amino acid ay isinaaktibo, pagkatapos ay pinagsama sila sa mga low-polymer carrier RNA, o mga transfer RNA (tRNAs) sa anyo ng mga complex, kung saan sila pumapasok sa mga ribosome. 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 \u003d aminoacyl adenylate + pyrophosphate. Ang Aminoacyladenylate ay isang halo-halong anhydride na nabuo ng phosphoric acid residue ng adenosine monophosphate at ang carboxyl group ng amino acid, at ito ang activated form ng amino acid. Mula sa aminoacyladenylate, ang residue ng amino acid ay inililipat sa isang tiyak na tRNA para sa bawat amino acid, at pumapasok sa mga ribosom sa anyo ng aminoacyl-tRNA. Ang pagbuo ng aminoacyladenylate at ang paglipat ng isang amino acid residue sa tRNA ay catalyzed ng parehong enzyme (aminoacyladenylate 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 clover-leaf cruciform configuration, na may nucleotide chain na bumubuo ng double-stranded na istraktura na hawak ng mga complementary base at nagiging single-stranded lamang sa rehiyon ng mga loop. Ang simula ng chain ng nucleotide, kadalasang kinakatawan ng isang 5"-guanyl nucleotide, ay matatagpuan malapit sa terminal, madalas na nagpapalitan ng grupo ng dalawang residues ng cytidilic 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 molekula ng tRNA, 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 isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa pangunahing istraktura ng synthesized polypeptide chain ay ibinibigay ng impormasyon na naitala sa mRNA nucleotide sequence, na sumasalamin sa kaukulang pagkakasunud-sunod 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-decipher ay naging posible upang maitatag ang RNA nucleotide code, o amino acid code, iyon ay, ang paraan kung saan ang pagsasalin ay nangyayari, o ang pagsasalin ng impormasyon na naitala sa RNA nucleotide sequence sa pangunahing istruktura ng mga protina, o ang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa polypeptide chain.

Talahanayan 2. RNA-AMINO ACID CODE

Tandaan: Y - 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, sa 64 na posibleng triplets (61 ang nag-encode ng ilang amino acid, iyon ay, sila ay "sense". Tatlong triplets - UDD, UAG at UGA - ay hindi nag-encode ng mga amino acid, ngunit ang kanilang tungkulin 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 sa tulong ng tRNA na puno ng mga amino acid. Ang Aminoacyl-tRNA ay nakakabit sa komplementaryong triplet (anticodon) nito sa mRNA codon sa ribosome. Ang isa pang aminoacyl-tRNA ay nakakabit sa katabing mRNA codon. Ang unang tRNA ay sabay na 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 ang sarili nito ay inilabas at nahihiwalay mula 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 sumasali; ang dulo ng carboxyl ng dipeptide ay sumasali sa amino group ng ikatlong amino acid upang bumuo ng isang tripeptide at ilabas ang pangalawang tRNA, at iba pa hanggang sa ang ribosome ay dumaan 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 mRNA strand sa polysome. Kaya, ang paglaki ng polypeptide chain ay nangyayari mula sa N-terminus hanggang sa carboxyl (C-) na dulo. Kung ang synthesis ng protina ay pinigilan, halimbawa, gamit ang antibiotic puromycin, kung gayon ang mga hindi natapos na polypeptide chain na may hindi kumpletong C-terminus sa iba't ibang yugto ay maaaring makuha. Ang Aminoacyl-tRNA ay unang nakakabit sa isang maliit na ribosomal subunit, at pagkatapos ay inililipat sa isang 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 protina, ang paulit-ulit na pagsasara at pagbubukas ng ribosome subparticle ay nangyayari. Upang muling gawin ang synthesis ng mga protina sa labas ng katawan, bilang karagdagan sa mga ribosome, mRNA, at aminoacyl-tRNA, ang pagkakaroon ng guanosine triphosphate (GTP) ay kinakailangan, na nahati sa GDP at muling nabuo sa panahon ng paglago ng polypeptide chain. Nangangailangan din ito ng pagkakaroon ng ilang mga kadahilanan ng protina na tila gumaganap ng isang papel na enzymatic. 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 ang ipinadalang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa mRNA), ang simula (o pagsisimula) ng pagsasalin at ang pagkumpleto nito (o pagwawakas. ) gumaganap ng isang espesyal na papel. Ang pagsisimula ng synthesis ng protina sa ribosome, hindi bababa sa bakterya, ay nagsisimula sa mga espesyal na codon - mga initiator 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 sumali dito, kung saan nagsisimula ang synthesis ng polypeptide chain. Dahil sa mga espesyal na katangian ng aminoacyl-tRNA na ito, nagagawa itong ilipat sa isang malaking subunit 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 "walang kahulugan" na mga codon na UAA, UAG o UGA. Tila, ang mga codon na ito ay nagbubuklod sa isang tiyak 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 template ng DNA, sa panahon ng transkripsyon, nangyayari ang synthesis ng lahat ng uri ng RNA. kasangkot: sa prosesong ito: rRNA, mRNA at tRNA. Kaya, ang rRNA at mRNA ay synthesize sa anyo ng napakalaking molekula at, kahit na sa cell nucleus, sumasailalim sila sa isang proseso ng "pagkahinog", kung saan ang isang bahagi (napakahalaga para sa mRNA) ng mga molekula ay nahati at nabubulok nang walang ang pag-alis sa cytoplasm, at ang gumaganang mga molekula, na bahagi ng orihinal na synthesize, ay pumapasok sa cytoplasm sa mga site ng synthesis ng protina. Bago makapasok sa komposisyon ng polysomes, ang mRNA, tila, mula sa sandali ng synthesis, ay nagbubuklod sa mga espesyal na particle ng protina, "informophers", at inilipat sa mga ribosome sa anyo ng isang ribonucleoprotein complex. Ang mga ribosome, malinaw naman, ay "hinog" din sa cytoplasm, ang ilan sa mga protina ay sumasali sa mga precursor ng mga ribosom 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 prokaryotes ay medyo mas maliit at naiiba sa komposisyon, ang proseso ng transkripsyon at pagsasalin ay direktang konektado sa isa. 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 mga tuntunin ng istraktura nito, ang sistema ng synthesis ng protina sa mitochondria at chloroplast ay katulad ng sa prokaryotes at naiiba nang malaki 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 tumpak 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 pangunahing isinasagawa sa tulong ng mga espesyal na protina - mga repressor (tingnan ang Operon), na synthesize ng mga espesyal na regulator ng gene. 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 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 pag-andar ng isang naibigay na tissue, halimbawa, mga kalamnan. Ang gayong pagharang ng synthesis ng isang bilang ng mga protina ay nangyayari, tila, sa antas ng isang genome (tingnan) sa pamamagitan ng mga nukleyar na protina - mga histone (tingnan) na nagkokonekta sa mga hindi gumaganang mga site ng DNA. Gayunpaman, sa panahon ng pagbabagong-buhay, malignant na paglaki, at iba pang mga prosesong nauugnay sa dedifferentiation, ang mga na-block na site ay maaaring ma-derepress at magbigay ng mRNA para sa synthesis ng mga protina na hindi karaniwan para sa isang partikular na tissue. Gayunpaman, ang regulasyon ng synthesis ng protina bilang tugon sa ilang mga stimuli ay nagaganap din sa mas mataas na mga organismo. 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 induction na ito ay tila nangyayari sa pamamagitan ng pagbubuklod ng hormone sa isang tiyak na protina sa 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 koordinasyon ng lahat ng bahagi ng system. Kahit na ang mga maliliit na paglabag sa katumpakan na ito ay humantong sa isang paglabag sa pangunahing istraktura ng mga protina at malubhang pathological na kahihinatnan. Ang mga genetic disorder, tulad ng 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, sa esensya, kasama ang lahat ng namamana na sakit (tingnan). Sa kabilang banda, ang isang bilang ng mga protina at enzyme ay maaaring mag-iba hindi lamang sa iba't ibang biological species, kundi pati na rin sa iba't ibang mga indibidwal, habang pinapanatili ang kanilang biological na aktibidad. Kadalasan, ang mga naturang protina ay may iba't ibang mga katangian ng immunological at electrophoretic. Sa populasyon ng tao, maraming mga halimbawa ng tinatawag na polymorphism ng protina ang inilarawan, kapag ang dalawa o higit pang magkakaibang mga protina ay matatagpuan sa iba't ibang mga indibidwal, at kung minsan sa parehong indibidwal, 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 ang tinatawag na non-specific nitrogen na kinakailangan para sa synthesis ng mga protina sa katawan ng tao. Ang ipinahayag na kakulangan ng mga protina sa isang pagkain ay humahantong sa mabibigat na paglabag sa paggana ng isang organismo (tingnan. Alimentary dystrophy ). Ang antas ng supply ng protina sa isang malaking lawak ay tumutukoy sa estado ng kalusugan, pisikal na pag-unlad at kapasidad sa pagtatrabaho 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 gulay 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 tumatanggap ng ganitong halaga ng protina. Ang pandaigdigang kakulangan ng protina sa pandiyeta ay dapat na uriin bilang isa sa mga pinakamalalang problemang pang-ekonomiya at panlipunan sa ating panahon (tingnan ang Protein Crisis). Sa pagsasaalang-alang na ito, 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 masinsinang paglaki. Gayunpaman, kahit na sa isang organismo na umabot na sa kapanahunan, ang mga mahahalagang proseso ay nauugnay sa patuloy na pagkonsumo ng mga sangkap ng protina at, dahil dito, ang pangangailangan na palitan ang mga pagkalugi na ito sa pagkain. Alinsunod sa mga rekomendasyon ng FAO / WHO Expert Group, ang pagkalkula ng pangangailangan para sa protina nitrogen ay dapat isagawa ayon sa formula: R \u003d 1.1 (U b + F b + S + G), kung saan ang R ay ang kailangan para sa protina nitrogen; U b - excretion ng nitrogen sa ihi; F b - excretion ng nitrogen na may feces; S - pagkawala ng nitrogen dahil sa desquamation ng epidermis, paglago ng buhok, mga kuko, paglabas ng nitrogen na may pawis sa panahon ng hindi matinding pagpapawis; G - pagpapanatili ng nitrogen sa panahon ng paglaki (ang pagkalkula ay isinasagawa bawat 1 kg ng masa bawat araw).

Ang isang koepisyent na 1.1 ay sumasalamin sa karagdagang pag-aaksaya ng mga protina (10% sa karaniwan) na nagreresulta mula sa mga reaksyon ng stress at masamang epekto sa katawan. Ang mga hangganan ng mga indibidwal na pagkakaiba-iba sa mga kinakailangan sa protina ay ipinapalagay na ± 20%. Ang mga opisyal na rekomendasyon ng pangkat ng dalubhasa sa FAO / WHO ay makikita sa Talahanayan. 3.

Talahanayan 3. AVERAGE PANG-ARAW-ARAW NA KINAKAILANGAN PARA SA MGA PROTEIN (ipagpalagay na ito ay ganap na natutunaw)*

• 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 protina sa isang tao at dapat na i-refer sa pinakamababang antas ng kanilang nilalaman sa diyeta, kung hindi ito sinusunod, ang medyo mabilis na pag-unlad ng malubhang kahihinatnan ng Ang kakulangan sa protina ay hindi maiiwasan. Ang aktwal na pagkonsumo ng mga protina sa karamihan sa mga maunlad na bansa ay 1.5 at kahit na 2 beses na mas mataas kaysa sa mga numerong ibinigay. Ayon sa konsepto ng balanseng diyeta, ang pinakamainam na pangangailangan ng tao para sa mga protina ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, kabilang ang mga katangian ng physiological ng katawan, ang mga katangian ng husay ng mga protina ng pagkain at ang nilalaman ng iba pang mga nutrients sa diyeta.

Sa USSR, ang mga halaga ng mga pangangailangan ng populasyon para sa mga protina ay naayos sa physiological nutritional norms na opisyal na inaprubahan ng Ministry of Health, na pana-panahong sinusuri at na-update. Ang physiological nutritional norms ay mga average na indicative na halaga na sumasalamin sa pinakamainam na pangangailangan ng mga indibidwal na grupo ng populasyon para sa mga pangunahing sustansya at enerhiya (Talahanayan 4).

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

Ang mga physiological nutritional norms ay ang batayan para sa pagpaplano ng produksyon ng ilang mga produktong pagkain. Kapag sinusuri ang pagiging kapaki-pakinabang ng mga indibidwal na produkto ng protina, ang kanilang komposisyon ng amino acid, ang antas ng digestibility ng digestive tract enzymes at integral na digestibility indicator na itinatag bilang resulta ng biological na mga eksperimento ay isinasaalang-alang. Sa pagsasagawa, na may isang tiyak na antas ng conventionality, 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; sa pangalawa - karamihan sa mga produkto ng pinagmulan ng halaman, sa partikular na trigo, bigas, mais at iba pang mga cereal, ang mga protina na hindi ganap na hinihigop ng katawan. Ang kondisyon ng naturang dibisyon ay binibigyang diin ng mataas na biological na halaga ng isang bilang ng mga protina ng halaman (patatas, bakwit, toyo, mirasol) at ang mababang biological na halaga ng mga protina ng ilang mga produkto ng hayop (gelatin, balat, tendon, 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 digestive tract enzymes. Sa kabilang banda, ang asimilasyon ng isang bilang ng mga protina na 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 isang tao o ang kanilang biological na halaga ay pangunahing tinutukoy ng antas kung saan ang kanilang komposisyon ng amino acid ay tumutugma sa magkakaibang mga pangangailangan ng katawan at, sa ilang mga lawak, sa komposisyon ng amino acid ng katawan. Ang isang 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 kailangang-kailangan 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 kabilang sa mga hindi mahalaga at maaaring ituring sa diyeta pangunahin bilang mga supplier ng non-specific nitrogen. Ito ay itinatag na ang pinakamahusay na asimilasyon 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. Noong 1957, ang tinatawag na preliminary amino acid scale ng FAO ay iminungkahi bilang isang katulad na sukat. 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 natukoy nang tumpak. Alinsunod sa mga resulta ng biological na pag-aaral, ang mga kaliskis ng komposisyon ng amino acid ng mga protina ng mga itlog ng manok at gatas ng tao ay inirerekomenda bilang pinakamainam sa mga nakaraang taon. Ang mga protina ng dalawang produktong ito sa likas na katangian ay inilaan para sa nutrisyon ng pagbuo ng mga organismo at halos ganap na ginagamit kapwa sa mga eksperimento sa mga eksperimentong hayop at kapag ginamit sa nutrisyon ng mga bata.

Upang matukoy kung ang komposisyon ng amino acid ng mga protina ay tumutugma sa mga pangangailangan ng tao, isang bilang ng mga indeks ang 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 dami 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. Ang malaking kahalagahan ay nakalakip sa marka ng amino acid, na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng mas kumpletong paghatol tungkol sa biological na halaga ng protina batay sa chem nito. komposisyon.

Ang paraan ng pag-iskor ay nakabatay sa pagkalkula ng porsyento ng probisyon ng bawat isa sa mahahalagang amino acid sa produktong pansubok kumpara sa pinakamainam na antas ng amino acid.

Para sa layuning ito, para sa bawat isa sa mahahalagang amino acid ng pinag-aralan na protina, ang halaga ng I research ay kinakalkula, katumbas ng A research /H research, 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 Iresl sa pamamagitan ng Ist at pagpaparami ng 100, ang isang tagapagpahiwatig ng marka ng amino acid ay nakuha para sa bawat isa sa mga mahahalagang amino acid. Ang naglilimita sa biological na halaga ng pinag-aralan na protina ay ang amino acid, ang amino acid score na kung saan ay ang pinakamababa. Kasama ang paunang sukat ng FAO, ang mga amino acid na kaliskis ng mga itlog ng manok at gatas ng tao ay ginagamit bilang karaniwang mga kaliskis (Talahanayan 5).

Talahanayan 5. STANDARD AMINO ACID SCALE

Alinsunod sa mga tagapagpahiwatig ng marka ng amino acid (Talahanayan 6), ang mga protina ng isang bilang ng mga cereal, lalo na ang trigo (50%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at threonine) ay may pinakamababang biological na halaga; mais (45%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at tryptophan); millet (60%; nililimitahan ang mga amino acid - lysine at threonine); gisantes (60%; nililimitahan ang mga amino acid - methionine at cystine). Ang marka ng amino acid ng naglilimitang amino acid ay nagtatakda ng limitasyon para sa paggamit ng nitrogen para sa ganitong uri ng protina para sa mga layuning plastik. Ang labis ng iba pang mga amino acid na nilalaman ng protina ay maaari lamang gamitin bilang isang mapagkukunan ng hindi tiyak na 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 pamamaraan para sa pagtatasa ng kalidad ng mga protina. Karaniwan itong gumagawa ng mga halaga ng digestibility na malapit sa mga resulta ng mas mahaba at mas mahal na mga pamamaraan ng pagtatasa ng biological na protina. Kasabay nito, ang pagtatatag sa ilang mga kaso ng maaasahang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga tinukoy na tagapagpahiwatig ay pumipilit sa pananaliksik ng mga bagong produkto na may protina sa mga integral na pamamaraan ng biol. mga pagsusuri 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 ng pagiging kumpleto ng paggamit ng mga indibidwal na protina sa pamamagitan ng paglaki ng 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 bituka (isang tagapagpahiwatig ng biological na halaga), ang ratio ng adsorbed nitrogen sa kabuuang nitrogen ng pagkain (isang tagapagpahiwatig ng tunay na pagkatunaw) atbp. Kapag nagse-set up ng pananaliksik sa pag-aaral ng biol, ang halaga ng protina ay ipinag-uutos na sapat na caloric na supply ng diyeta, nito balanse para sa lahat ng mahahalagang nutritional factor (tingnan. Balanseng diyeta) at medyo mababang antas ng mga protina - sa loob ng 8-10% ng kabuuang nilalaman ng calorie (tingnan ang Metabolismo at enerhiya). Ang paghahambing ng mga tagapagpahiwatig 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 MGA INDICATOR NG AMINO ACID SPEED 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 hanay ng mga katangian ng mga produkto na nakakaapekto sa pagkatunaw ng kanilang mga protina. Kapag pinag-aaralan ang biological na halaga ng mga indibidwal na protina, hindi dapat kalimutan ng isa na sa halos lahat ng mga diyeta, hindi mga indibidwal na protina ang ginagamit, ngunit ang kanilang mga kumplikado, at, bilang isang panuntunan, ang iba't ibang mga protina ay magkatugma sa isa't isa, na nagbibigay ng ilang mga average na tagapagpahiwatig ng protina nitrogen assimilation. . Sa sapat na iba't ibang halo-halong mga diyeta, ang rate ng pagkatunaw ng mga protina sa pandiyeta ay medyo pare-pareho at lumalapit sa 85%, na kadalasang ginagamit sa mga praktikal na kalkulasyon.

kanin. 2. Danielli reaksyon sa mga protina na naglalaman ng tyrosine, tryptophan, histidine sa auricle ng puso.

Ang batayan ng mga pamamaraan ng histochemical para sa pagtuklas ng mga protina ay, bilang panuntunan, mga pamamaraan ng biochemical na inangkop para sa pagpapasiya 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 pagtuklas ng ilang mga amino acid na bumubuo sa mga protina (halimbawa, ang reaksyon ng Millon para sa tyrosine, ang reaksyon ng Sakagushi para sa arginine, ang reaksyon ng Adams para sa tryptophan, ang reaksyon ng pagsasama ng tetrazonium para sa histidine, tyrosine , tryptophan, atbp.), sa pagkakakilanlan ng ilang mga grupo ng kemikal (NH 2 \u003d, COOH -, SH \u003d, SS \u003d, atbp.), Sa paggamit ng ilang mga pamamaraan ng physico-chemical (pag-print. Fig. 1 -3), pagtukoy sa isoelectric point, atbp. Sa wakas, ang pagkakaroon ng ilang partikular na amino acid sa isang seksyon ng tissue ay maaaring matukoy nang hindi direkta sa pamamagitan ng pagtukoy sa presensya sa mga tisyu 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 na gumagamit ng maraming mga histological na pamamaraan, kung saan ang tinatawag na polychromic na pamamaraan ay mas kanais-nais (Mallory method at mga pagbabago nito, Romeis's orceinpicrofuxin method, atbp. Ang mga protina ay nakita din gamit ang luminescence pamamaraan ng mikroskopya Ang lokalisasyon ng mga protina sa mga tisyu (myosin, albumin, globulins, fibrin, atbp.) ay maaaring makuha gamit ang pamamaraan ng mga 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 ang 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 sa pamamagitan ng ang paraan ng Barnett at Zeligman (tingnan ang Amino acids, histochemical method para sa pagtuklas ng mga amino acid). Ang pag-aayos ng materyal ng tissue kapag ginagamit ang mga pamamaraang ito ay iba. Ang pinaka-angkop na mga fixative sa karamihan ng mga kaso ay dapat ituring 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 anterior pituitary proteids) 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. Maaari kang gumamit ng mga seksyon ng cryostat o paraffin.

mga radioactive na protina

Mga radioactive na protina - mga sangkap ng protina, ang molekula na naglalaman ng isa o higit pang mga atom ng radioactive isotopes ng anumang mga elemento. Sa kaso ng radioactive labeling ng mga protina, kinakailangan upang matiyak ang lakas at posibleng ang pinakamalaking kaligtasan ng molekula ng protina. Ang isotopes 3 H at 14 C ay pangunahing ginagamit bilang radioactive label ng mga protina para sa biochemical experimental studies; kapag kumukuha ng mga radiopharmaceutical na paghahanda batay sa mga protina, yodo isotopes - 125 I at 131 I, pati na rin ang isotopes 111 In, 113m In , 99m Tc, atbp ay ginagamit. 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 mga protina ay walang tyrosine, ang mga substituent na naglalaman ng radioactive iodine ay ipinapasok dito upang magsagawa ng iodination, o ang mga analog na naglalaman ng tyrosine ay ginagamit, o ang mga ito ay gumagamit ng pag-label sa iba pang radioactive isotopes (tingnan).

Ang mga radioactive na protina ay may malaking kahalagahan 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, human serum albumin na may label na radioactive isotopes ng yodo (125 I at 131 I), pati na rin ang mga micro- at macro-aggregates ng albumin na nakuha sa batayan nito sa pamamagitan ng thermal denaturation at aggregation na may parehong label, ay nakakahanap ng pinakamalaking gamitin. Sa tulong ng may label na albumin, mga tagapagpahiwatig ng hemodynamics at rehiyonal na sirkulasyon ng dugo, ang dami ng nagpapalipat-lipat na dugo at plasma ay maaaring matukoy, ang isang pag-scan ng puso at malalaking mga sisidlan (tingnan ang Pag-scan), pati na rin ang mga tumor sa utak, ay isinasagawa. Ang mga albumin microaggregates ay ginagamit upang i-scan ang atay at tiyan, upang matukoy ang daloy ng dugo ng 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 media ng mga hayop at tao sa mga in vitro na pag-aaral.

Bibliograpiya: Mga protina, ed. G. Neurath at C. Bailey, trans. mula sa Ingles, tomo 1-3, M., 1956 -1959, bibliograpiya; Biosynthesis ng protina at nucleic acid, ed. A. S. Spirina. Moscow, 1965. Gaurovnts F. Chemistry at function ng mga protina, trans. mula sa Ingles M., 1965; Ichas M. Biological code, trans. mula sa English, M., 1971; Kiselev LL et al. Molecular base ng biosynthesis ng protina. M., 1971; Poglaaov BF Structure at function ng contractile proteins, M., 1965; Spirin A. S. at Gavrilova L. P. Ribosome, M., 1971; Chemistry at biochemistry ng mga nucleic acid, ed. Na-edit nina I. B. Zbarsky at S. S. Debov. Leningrad, 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, Moscow, 1935; Molchanova O.P. Ang halaga ng protina sa nutrisyon para sa isang lumalago at pang-adultong organismo, sa aklat: Vopr. hukay., ed. O. P. Molchanova, c. 2, p. 5, Moscow, 1950; Pokrovsky A. A. Sa tanong ng mga pangangailangan ng iba't ibang grupo ng populasyon sa enerhiya at pangunahing nutrients, Vestn. USSR Academy of Medical Sciences, No. 10, p. 3, 1966, bibliogr.; siya, Phieiological at biochemical base para sa pagbuo ng mga produktong pagkain ng sanggol, M., 1972; Enerhiya

Histochemical method para sa pag-detect ng B. sa tissues- Kiseli D. Praktikal na microtechnics at histochemistry, trans. kasama si weyager., p. 119, 152, Budapest" 1962; L at l-l i p. Patohistological technique at Aktwal na histochemistry, trans. mula sa Ingles, p. 509, Moscow, 1969; P at r kasama ang E. Histochemistry, trans. e Ingles M., 1962; Mga prinsipyo at pamamaraan ng pagsusuri ng r-rgo-cytochemical sa patolohiya, ed. A. P. Avtsyna at iba pa, p. 238, JI., ".971; P 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 (masaya.), R. A. Simakova (gist.).

No. 1. Mga protina: 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 macromolecular compound na binuo mula sa mga amino acid. 20 amino acid ang kasangkot sa paggawa ng mga protina. Nag-uugnay ang mga ito sa mahahabang kadena na bumubuo sa gulugod ng isang malaking molekular na timbang na molekula ng protina.

Mga pag-andar ng mga protina sa katawan

Ang kumbinasyon ng mga kakaibang kemikal at pisikal na katangian ng mga protina ay nagbibigay ng partikular na 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 ngayon, libu-libong mga enzyme ang nailalarawan, marami sa kanila ang nakahiwalay sa mala-kristal na anyo. Halos lahat ng mga enzyme ay makapangyarihang mga katalista, na nagpapataas ng mga rate ng mga reaksyon nang hindi bababa sa isang milyong beses. Ang function na ito ng mga protina ay natatangi, hindi katangian ng iba pang polymeric molecules.

2. Nutritional (reserve function ng mga protina). Ito ay, una sa lahat, mga protina na inilaan para sa nutrisyon ng pagbuo ng embryo: gatas casein, egg ovalbumin, imbakan ng mga 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. Maraming maliliit na molekula at ion ang dinadala ng mga tiyak na protina. Halimbawa, ang respiratory function ng dugo, lalo na ang transportasyon ng oxygen, ay ginagawa ng mga molekula ng hemoglobin, isang protina sa mga pulang selula ng dugo. Ang mga serum albumin ay kasangkot 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 nagbibigay ng 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 biological na epekto at mapanatili ang normal na estado ng katawan. Ang coagulation ng isang blood plasma protein - fibrinogen - at ang pagbuo ng isang namuong dugo na nagpoprotekta laban sa pagkawala ng dugo sa panahon ng mga 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 nagbibigay ng pinakamahusay na mga proseso ng aktibidad ng mahahalagang selula,

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 malawak na ipinamamahagi 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. Sa regulasyong ito, isang mahalagang lugar ang inookupahan ng mga hormone na ginawa ng mga glandula ng endocrine. 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), na ang mga molecule ay binuo mula sa mga residue ng amino acid. Ang mga monomer ng protina ay mga α-amino acid, isang karaniwang tampok na kung saan 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 hydrolysis ng protina at 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 Aleman na siyentipiko na si E. Fischer sa simula ng ika-20 siglo ang teorya ng peptide ng istraktura ng mga protina. 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 ipinahiwatig 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 ­ lyatsya alanine, at ang C-terminal - cysteine. Kapag nagbabasa ng naturang tala, ang mga pagtatapos ng mga pangalan ng lahat ng mga acid, maliban sa mga huling, ay nagbabago sa - "yl": 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, kapag na-hydrolyzed, ay nagbibigay lamang ng mga amino acid.

Mga protina ____simpleng protina na pinagmulan ng hayop, hindi matutunaw sa tubig, mga solusyon sa asin, dilute acid at alkalis. Ang mga ito ay pangunahing gumaganap ng pagsuporta sa mga function (halimbawa, collagen, keratin

mga protamine - positibong sisingilin ang mga nuclear protein, na may molecular weight na 10-12 kDa. Humigit-kumulang 80% ay binubuo ng mga alkaline na amino acid, na ginagawang posible para sa kanila na makipag-ugnayan sa mga nucleic acid sa pamamagitan ng mga ionic bond. Nakikilahok sila sa regulasyon ng aktibidad ng gene. Mahusay na natutunaw sa tubig;

mga histones - mga nuclear protein na gumaganap ng 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 molekular na timbang at amino acid. Ang molekular na timbang ng mga histone ay nasa hanay mula 11 hanggang 22 kDa, at ang mga pagkakaiba sa komposisyon ng amino acid ay nauugnay 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 istruktura ng kemikal - 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 sulphate, 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 molekular na timbang ay 69 kDa;

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

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

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

No. 4. 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 mga acidic na katangian ng protina ay ibinibigay ng acidic amino acids (aspartic, glutamic), at alkaline properties - sa pamamagitan 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, habang ang mga cationic group ay tumataas; kapag alkalized - vice versa. Sa isang tiyak na halaga ng pH, ang bilang ng mga positibo at negatibong sisingilin na mga grupo ay nagiging pareho, at ang isoelectric na estado ng protina ay lilitaw (ang kabuuang singil ay 0). Ang halaga ng pH kung saan ang protina ay nasa isoelectric na estado ay tinatawag na isoelectric point at tinutukoy na 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 alkaline na protina, halimbawa, salmin - ang pangunahing protina mula sa salmon milt (pl=12). Bilang karagdagan, may mga protina na may napakababang halaga ng pI, halimbawa, pepsin, isang enzyme ng gastric juice (pl=l). Sa isoelectric point, ang mga protina ay napaka-unstable at madaling namuo, na may pinakamaliit na solubility.

Kung ang protina ay wala sa isang isoelectric na estado, pagkatapos ay sa isang electric field ang mga molekula nito ay lilipat patungo sa katod o anode, depende sa tanda ng kabuuang singil at sa bilis na proporsyonal sa halaga nito; ito ang kakanyahan ng paraan 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 buffer properties sa pH range na 6-8. Napakakaunti sa mga protina na ito. 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.

No. 5. Physico-chemical na katangian ng 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 dahil sa pagkakaroon ng NH 2 -, COOH na mga grupo at mga radical ng iba't ibang kalikasan. Ito ay mga reaksyon ng nitration, acylation, alkylation, esterification, redox 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. Sa mahinang pag-init ng mga may tubig na solusyon ng mga protina, nangyayari ang denaturation. Lumilikha ito ng precipitate.

Kapag ang mga protina ay pinainit na may mga acid, nangyayari ang hydrolysis, at isang halo ng mga amino acid ay nabuo.

Physico-chemical na katangian ng mga protina

Ang mga protina ay may mataas na molekular na timbang.

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

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. Mayroong maraming lys at args sa alkaline proteins. 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 magbago depende sa pH.

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

1. Hydration. Ang proseso ng hydration ay nangangahulugan ng pagbubuklod ng tubig sa pamamagitan ng mga protina, habang nagpapakita sila ng mga katangian ng hydrophilic: sila ay namamaga, ang kanilang masa at dami ng pagtaas. Ang pamamaga ng protina ay sinamahan ng bahagyang pagkalusaw 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 paligid ng mga globule ng protina, pinipigilan ng hydrate (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 molecule ng protina ay nawasak, kaya't sila ay pinagsama upang bumuo ng malalaking aggregates. Ang pagsasama-sama ng mga molekula ng protina ay nangyayari rin kapag sila ay na-dehydrate ng ilang mga organikong solvent, tulad ng ethyl alcohol. Ito ay humahantong sa pag-ulan ng mga protina. Kapag nagbago ang pH ng daluyan, sinisingil ang macromolecule ng protina, at nagbabago ang kapasidad ng hydration nito.

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

Pag-asin sa labas ng mga protina: (NH 4)SO 4 - ang hydration shell lamang ang tinanggal, pinapanatili ng protina ang lahat ng uri ng istraktura nito, lahat ng mga bono, 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 inalis mula sa protina, ang iba't ibang mga katangian sa protina ay nilabag. Halimbawa, ang mga asing-gamot ng tanso, mercury, arsenic, iron, concentrated inorganic acids - HNO 3 , H 2 SO 4 , HCl, organic acids, alkaloids - tannins, mercury iodide. Ang pagdaragdag ng mga organikong solvent ay nagpapababa sa antas ng hydration at humahantong sa pag-ulan ng protina. Ang acetone ay ginagamit bilang naturang solvent. Ang mga protina ay nahuhulog din sa tulong ng mga asing-gamot, halimbawa, ammonium sulfate. Ang prinsipyo ng pamamaraang ito ay batay sa katotohanan na sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng asin sa solusyon, ang mga ionic na kapaligiran na nabuo ng mga counterion ng protina ay naka-compress, na nag-aambag sa kanilang pagsasama sa isang kritikal na distansya, kung saan ang mga intermolecular na puwersa ng van. Ang atraksyon ng der Waals ay mas malaki kaysa sa mga puwersa ng Coulomb ng pagtanggi ng mga kontra. Ito ay humahantong sa pagdirikit ng mga particle ng protina at ang kanilang pag-ulan.

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 mga solusyon sa tubig o tubig-asin;

1. pag-aasin;

   electrophoresis;

   chromatography: adsorption, paghahati;

   ultracentrifugation.

Structural na organisasyon ng mga protina.

Pangunahing Istruktura- 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 isang natitiklop. Ang mga hydrogen bond ay nilikha.

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

Quaternary na istraktura- matatagpuan lamang sa ilang mga protina. Ang ganitong mga protina ay binuo mula sa ilang mga peptides. Ang bawat peptide ay may sariling pangunahin, pangalawa, 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 \u003d -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) units nito ay -amino acids. Ang mga amino acid sa mga protina ay nakaugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng mga peptide bond. ang pagbuo nito ay nangyayari dahil sa pangkat ng carboxyl na nakatayo sa -carbon atom ng isang amino acid at -amine group ng isa pang amino acid na may paglabas ng isang molekula ng tubig. Ang mga monomeric 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 katangian ng mga protina ay dahil sa kemikal na katangian at physico-chemical na katangian ng mga radical na bumubuo sa kanilang mga residue ng amino acid. Ang mga pamamaraan para sa pagtuklas at pag-quantification ng mga protina sa mga biological na bagay at mga pagkain, pati na rin ang kanilang paghihiwalay mula sa mga tisyu at biological na likido, ay batay sa pisikal at kemikal na mga katangian ng mga compound na ito.

Mga protina kapag 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 ang pagkakaroon ng isang protina sa isang biological na bagay o solusyon at patunayan ang presensya ilang mga amino acid sa isang molekula ng protina. Sa batayan ng mga reaksyon ng kulay, ang ilang mga pamamaraan para sa dami ng pagpapasiya ng mga protina at amino acid ay binuo.

Isaalang-alang ang unibersal mga reaksyon ng biuret at ninhydrin, dahil ang lahat ng mga protina ay nagbibigay sa kanila. Reaksyon ng Xantoprotein, reaksyon ng Fohl at ang iba ay tiyak, dahil ang mga ito ay dahil sa mga radikal na grupo ng ilang mga amino acid sa molekula ng protina.

Ang mga reaksyon ng kulay ay nagpapahintulot sa iyo na itatag ang pagkakaroon ng isang 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 bono ng peptide, na nasa isang alkaline medium form na may tanso(II) ion mga kumplikadong compound na may kulay kulay ube (na may pula o asul na kulay).. Ang kulay ay dahil sa pagkakaroon ng hindi bababa sa dalawang grupo sa molekula -CO-NH- direktang konektado 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. Ginagawa nitong posible na gamitin ang reaksyong ito para sa dami ng pagpapasiya 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 ibinibigay 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), histidine.

Ang kumplikadong tambalan ng tanso (II) na may mga grupo ng peptide na nabuo sa isang alkaline na daluyan 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 ng ninhydrin, ay nagbibigay ng asul, asul-lila o kulay-rosas na kulay-lila. Ang kulay sa reaksyong ito ay nabubuo dahil sa grupong α-amino.

Ang -amino acid ay napakadaling gumanti sa ninhydrin. Kasama ng mga ito, ang asul-lila ni Rueman ay nabuo din ng mga protina, peptide, 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 upang makita at mabilang ang mga amino acid.

reaksyon ng xantoprotein. 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 dilaw na kulay na nitro compound (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 xantoprotein ay ibinibigay 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).

reaksyon ni Fohl. Kapag pinakuluan ng alkali, ang sulfur ay madaling nahati mula sa cysteine ​​​​sa anyo ng hydrogen sulfide, na sa isang alkaline na daluyan 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 asupre 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 ions at lead, nabuo ang itim o kayumangging lead sulfide:

Na 2 S + Pb(Nasa) 2 + 2 H 2 O PbS (black precipitate) + 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. Sa masinsinang pagkulo 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 para sa histidine at tyrosine . Ginagawang posible ng reaksyon ng Pauli na makita ang mga amino acid na histidine at tyrosine sa protina, na bumubuo ng cherry-red complex compound na may diazobenzenesulfonic acid. Ang diazobenzenesulfonic acid ay nabuo sa reaksyon ng diazotization kapag ang sulfanilic acid ay tumutugon sa sodium nitrite sa isang acidic na medium:

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

Ang reaksyon ng Adamkevich-Hopkins-Kohl (Schulz-Raspail) 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 nagpapatuloy dahil sa pakikipag-ugnayan ng indole ring ng tryptophan na may 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 nasa maliit na halaga sa glacial acetic acid. Samakatuwid, ang reaksyon ay maaaring isagawa gamit ang acetic acid. Kasabay nito, ang pantay na dami ng glacial (concentrated) acetic acid ay idinagdag sa test solution at dahan-dahang pinainit hanggang sa matunaw ang precipitate. pinaghalong mabuti 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 pantay na lilang.

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 asul-violet na asing-gamot:

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

Ang mahigpit na nomenclature at pag-uuri ng mga protina ay hindi pa rin umiiral. Ang mga pangalan ng mga protina ay ibinibigay nang random, 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. Komposisyon Ang mga protina ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: simple at kumplikadong mga protina.

Ang simple (protein) ay kinabibilangan ng mga protina na nagbibigay lamang ng mga amino acid sa hydrolysis (proteinoid, protamine, histones, prolamins, glutelins, globulins, albumin). Ang mga halimbawa ng mga simpleng protina ay 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 sa kanilang komposisyon (Fe, Cu, Mg, atbp.) ay direktang nauugnay sa polypeptide chain;

Phosphoproteins - naglalaman ng mga residues ng phosphoric acid, na nakakabit sa molekula ng protina sa pamamagitan ng mga ester bond sa site ng mga hydroxyl group ng serine, 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; bilang prosthetic na grupo, maaari silang maglaman ng mga derivatives ng porphyrin, isoalloxazine, at carotene;

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

Ang mga nucleoprotein ay mga protina na binubuo ng isang protina at isang nucleic acid na naka-link dito. Ang mga protinang 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. Hugis ng butil- ang mga protina ay nahahati sa fibrillar (tulad ng thread) at globular (spherical) (tingnan ang pahina 30).

3. Sa pamamagitan ng solubility at mga katangian ng komposisyon ng amino acid ang mga sumusunod na grupo ng mga simpleng protina ay nakikilala:

Proteinoids - 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 malaking 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;

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

Ang mga histone ay lubos na natutunaw sa tubig at mga solusyon sa dilute acid (0.1 N), may 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 malalaking halaga sa nuclei ng mga selula bilang bahagi ng mga nucleoprotein 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%), ang kanilang molekular na timbang > 100,000 Da. Ang mga globulin ay mahina 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 matatagpuan sa gluten ng mga cereal. Ang mga ito ay natutunaw lamang sa 60-80% na may tubig na solusyon ng ethyl alcohol. Ang mga prolamin 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;

Glutelins - ang mga protina ng gulay ay hindi matutunaw sa tubig, mga solusyon sa asin at ethanol, ngunit natutunaw sa dilute (0.1 N) na mga solusyon ng alkalis at acids. Sa mga tuntunin ng komposisyon ng amino acid at molekular na timbang, ang mga ito ay katulad ng mga prolamin, ngunit naglalaman ng mas maraming arginine at mas kaunting proline.

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

Ang mga protina ay pinaghiwa-hiwalay sa mga amino acid ng mga enzyme sa mga juice ng digestive. 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 bihira, ang enzymatic hydrolysis, o isa sa mga ito, ay ginagamit. Ito ay itinatag na sa panahon ng hydrolysis ng isang 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 hakbang sa pagtukoy ng pangunahing istraktura ng mga protina ay ang husay at dami ng pagtatasa ng komposisyon ng amino acid ng isang partikular na indibidwal na protina. Dapat tandaan na para sa pag-aaral kailangan mong magkaroon ng isang tiyak na halaga ng purong protina, nang walang mga impurities 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 natanggal mula 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 (halimbawa, mga residue ng sulfonic acid -SO 3 -) na malakas na nauugnay dito, kung saan ang mga Na + ion ay nakakabit (Larawan 1-4).

Ang isang halo ng mga amino acid ay ipinapasok sa cation exchanger sa isang acidic na kapaligiran (pH 3.0), kung saan ang mga amino acid ay pangunahing mga cation, i. 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 mas malakas sa cation exchanger, habang ang mga aspartic at glutamic acid ay nagbubuklod sa pinakamahina.

Ang paglabas ng mga amino acid mula sa column ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-eluting (pag-elute) sa kanila ng isang buffer solution na may pagtaas ng ionic na lakas (ibig sabihin, sa pagtaas ng konsentrasyon ng NaCl) at pH. Sa pagtaas ng pH, ang mga amino acid ay nawawalan ng isang proton, bilang isang resulta, ang kanilang positibong singil ay bumababa, at samakatuwid ang lakas ng bono na may negatibong sisingilin na mga particle ng resin.

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

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

8) Mga bono ng kemikal sa istruktura ng protina.

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

10) Hydrolysis ng protina. Reaction chemistry (stepping, catalysts, reagents, reaksyon kondisyon) - isang kumpletong paglalarawan ng hydrolysis.

11) Mga pagbabagong kemikal ng mga protina.

Denaturasyon at renaturation

Kapag ang mga solusyon sa protina ay pinainit sa 60-80% o sa ilalim ng pagkilos ng mga reagents na sumisira sa mga non-covalent na bono sa mga protina, ang tertiary (quaternary) at pangalawang istraktura ng molekula ng protina ay nawasak, ito ay tumatagal ng anyo ng isang random na random coil upang mas malaki o mas maliit na lawak. Ang prosesong ito ay tinatawag na denaturation. Ang mga acid, alkalis, alcohols, phenols, urea, guanidine chloride, atbp. ay maaaring gamitin bilang denaturing reagents. Ang esensya ng kanilang pagkilos ay ang pagbuo ng mga hydrogen bond na may =NH at =CO - mga grupo ng peptide backbone at may acidic na grupo ng amino acid radicals, pinapalitan ang kanilang sariling intramolecular hydrogen bonds sa protina, bilang isang resulta kung saan nagbabago ang pangalawang at tertiary na mga 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. Batay dito, halimbawa, ang paggamit ng isang may tubig na solusyon ng carbolic acid (phenol) bilang isang antiseptiko. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, na may mabagal na paglamig ng isang solusyon ng isang denatured na protina, nangyayari ang renaturation - ang 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, ay kung minsan ay tinatawag na pagtunaw ng molekula. Halos anumang kapansin-pansing pagbabago sa mga panlabas na kondisyon, tulad ng pag-init o isang makabuluhang pagbabago sa pH, ay humahantong sa isang pare-parehong paglabag sa quaternary, tertiary at pangalawang istruktura ng protina. Karaniwan, ang denaturation ay 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, bilang pagbuo ng isang "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 pansinin na hindi lahat ng mga protina ay nakakapag-renature; 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 densely packed (ordered) state sa isang disordered, 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 ay tinutukoy ng namamana na impormasyon . Sa mga buhay na selula, ang impormasyong ito ay malamang na mapagpasyahan para sa pagbabago ng isang hindi maayos na polypeptide chain sa panahon o pagkatapos ng biosynthesis nito sa ribosome tungo sa istruktura ng isang 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 hibla ay maaaring muling kumonekta sa isang regular na double helix. Ang kakayahang ito ng DNA na mag-renature ay ginagamit upang makabuo ng mga artipisyal na DNA hybrid molecule.

Ang mga likas na katawan ng protina ay pinagkalooban ng isang tiyak, mahigpit na tinukoy na pagsasaayos ng spatial at mayroong isang bilang ng 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 SH-group, 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 protina ng biological na aktibidad nito (catalytic, antigenic o hormonal). Sa panahon ng denaturation ng protina na dulot ng 8M urea o ibang ahente, ang mga non-covalent bond (sa partikular, hydrophobic interaction at hydrogen bonds) ay nasisira. Ang mga bono ng disulfide ay nasira sa pagkakaroon ng ahente ng pagbabawas ng mercaptoethanol, habang ang mga peptide bond ng backbone 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 nababaligtad na paglabag sa molekular na istraktura; c - hindi maibabalik na pag-deploy ng polypeptide chain.

Denaturation at renaturation ng ribonuclease (ayon kay Anfinsen).

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

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 mga protina:

a) nababaligtad

Protein sa solusyon ↔ protina namuo. Nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga solusyon ng mga asing-gamot na Na+, K+

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, nawala 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, dahil dito, ito ay mas madaling hydrolyzed.

Halimbawa, ang albumin - puti ng itlog - sa temperatura na 60-70 ° ay namuo mula sa isang 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. Nasusunog na mga protina

Ang mga protina ay nasusunog sa pagbuo 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 xantoprotein (para sa mga residue ng amino acid na naglalaman ng mga singsing na benzene):

Protein + HNO3 (conc.) → dilaw na kulay

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

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

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

Protein + NaOH + Pb(CH3COO)2 → Black staining

Ang mga protina ay ang batayan ng lahat ng buhay sa Earth at gumaganap ng iba't ibang mga function sa mga organismo.

Pag-asin ng mga protina

Ang pag-asin ay ang proseso ng paghihiwalay ng mga protina mula sa may tubig na mga solusyon na may mga neutral na solusyon ng mga puro asin ng alkali at alkaline na mga metal na lupa. Kapag ang mataas na konsentrasyon ng mga asin ay idinagdag sa solusyon ng protina, ang pag-aalis ng tubig ng mga particle ng protina at ang pag-alis ng singil ay nangyayari, habang 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 mga particle ng molekula ng protina, ang magnitude 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 mga asing-gamot, ang mga indibidwal na protina ay nasa iba't ibang mga fraction. Ang pag-asin sa mga protina ay isang prosesong nababaligtad, at pagkatapos na alisin ang asin, ang protina ay nabawi ang mga likas na katangian nito. Samakatuwid, ang salting out ay ginagamit sa klinikal na kasanayan sa paghihiwalay ng mga protina ng serum ng dugo, pati na rin 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 kadahilanan ng katatagan ng mga solusyon sa protina. Kadalasan, ginagamit ang mga solusyon ng Na at ammonium sulfate. Maraming protina ang nagkakaiba sa laki ng hydration shell at sa magnitude ng charge. 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 (na may pagdaragdag ng 50% ammonium sulfate (NH4)2SO4 isang namuo na namuo) at mga albumin (na may pagdaragdag ng 100% na ammonium sulfate (NH4) 2SO4 isang namuo na namuo).

Ang pag-asin ay naiimpluwensyahan ng:

1) kalikasan at konsentrasyon ng asin;

2) pH na kapaligiran;

3) temperatura.

Ang pangunahing papel ay nilalaro ng mga valencies 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.