Протеини като универсални средства с много функции в природата в учебните помагала за студентска лексика по химия

Протеините са сложни високомолекулни съединения, които се състоят главно или изключително от аминокиселини. Ако трябваше да разградите тези макромолекули в техните градивни елементи чрез химични реакции, ще получите удивителен резултат. В структурата на биополимерите участват само 22 различни аминокиселини. Въпреки това разнообразието им е огромно. В човешкия организъм има повече от 100 000 различни протеини, които изпълняват специфични функции. Протеините се разделят на различни групи според тяхната функция.

средства

Структура на протеините

Белтъци (Протеини) са сложни високомолекулни съединения, които са съставени предимно или изключително от аминокиселини. Човек говори за протеин, когато повече от 100 аминокиселини са свързани помежду си чрез пептидни връзки в неговите молекули. Разнообразието им е огромно. В човешкия организъм има повече от 100 000 различни протеини.

Ако трябваше да разградите тези макромолекули в техните градивни елементи чрез химични реакции, ще получите удивителен резултат. В структурата на биополимерите участват само 22 различни аминокиселини. Тези аминокиселини се наричат ​​протеиногенни аминокиселини. Това също означава, че други аминокиселини също играят роля в организма, но те не участват в синтеза на протеини.

Най-дългият човешки протеин се състои от над 30 000 свързани аминокиселини; Само с 22 налични градивни блока всяка от протеиногенните аминокиселини трябва да е била включена многократно. Последователността на аминокиселините (вид, брой и ред) образува Първична структура на протеина и също така определя структурирането в пространството (вторична, третична и евентуално също кватернерна структура). Напълно развитата структура на протеина е определяща за функцията в организма и само определя биологичната ефективност на протеина.

Тялото ни е изградено от много протеини. Те включват структурни и контрактилни протеини, които дават възможност за нашето движение.

Протеините са универсални, които могат да изпълняват голямо разнообразие от функции в организма (фиг. 2). Те определят структурата на всяка клетка, участват в метаболитните процеси, имат съществени транспортни функции и са част от имунната система. Това е една от причините, поради които протеините са основните градивни елементи на живота.

Структурни протеини

Колаген, еластин и кератин са компоненти на съединителната тъкан, поддържаща тъкан и биомембрана и поради това се наричат ​​структурни протеини. Колагенът е протеин, който z. Б. се съдържа главно в хрущялите, костите, сухожилията и кожата. Образуването на колаген е тясно свързано с наличието на витамин С. Ето защо здравословното хранене и доброто снабдяване с витамин С са от съществено значение за бързото излекуване в случай на счупени кости, операции и наранявания.

Продуктите, съдържащи колаген, се използват все по-често в козметиката за противодействие на неудържимо стареене. При подходящи инжекции резултатът е задоволителен само за ограничен период от време, тъй като инжектираният колаген се получава от кожи на едър рогат добитък и екзогенният протеин се разпознава и бързо се разгражда, а от друга страна, отпускането на кожата също е процес, контролиран от протеини.

Много по-приятен начин за консумация на животински колагени (като желатин) е да се наслаждавате на гумени мечки. Желатиновите капсули се препоръчват от много производители за изграждане на ставния хрущял, коса, сухожилия и връзки. Дали тези тъкани наистина могат да бъдат повлияни чрез диета се обсъждат отново и отново.

Протеините могат да бъдат разделени на различни групи според тяхната функция в организма.

Съкратителни протеини

Протеини като Актин и Миозин причиняват свиване на мускула. Тези и други съкратителни протеини са от съществено значение за способността ни да се движим.
В мускулната клетка всяка десета протеинова молекула е молекула на актин. Състои се от верига от 375 аминокиселинни остатъка, свързани заедно с пептидна връзка. Миозинът е протеин, изграден от шест полипептидни вериги. Той действа като ATPase. Решаващият фактор е, че миозинът променя формата си, когато се консумира АТФ. Актинът също активира тази промяна и повишава ефективността на миозина. Това взаимодействие е в основата на почти всички движения в животинското царство (фиг. 3). В мускула миозинът и актинът са организирани във филаменти, така че отделните движения на молекулите се сумират, което прави видими мускулни контракции и в резултат на това движенията са възможни.

Ензими

Ензимите са биокатализатори и почти без изключение са протеини. Протеиновите молекули позволяват безбройните биохимични реакции в клетките на организмите, като намаляват енергията на активиране на изходните материали в биохимичните процеси, така че биохимичните реакции могат да протичат в човешкия организъм, например при телесна температура.

Ако на живо същество липсват определени ензими, възникват метаболитни нарушения, които могат да доведат до определени клинични картини. Например, при фенилкетонурия, важна аминокиселина, фенилаланин, не може да се разгради и по този начин се натрупва в организма. При хиперамонемия метаболизмът на уреята се нарушава в резултат на липсващи или неправилно работещи ензими. При хиперлизинемия съдържанието на лизин в кръвта е твърде високо, също поради нарушаване на метаболизма поради липса на ензими.

Различните функции и начин на действие на ензимите са описани в отделна статия.

Взаимодействието на миозин и актин като предпоставка за мускулна контракция и движение

Хормони

Хормоните са вещества, които се образуват в определени органи и се отделят в кръвта. Заедно с нервната система те служат за пренос на информация между органите и клетките и следователно са междуклетъчни регулаторни вещества. Хормоните действат дори в най-малките дози и следователно трябва да се използват с особено внимание и отговорност в медицината. Не всички хормони принадлежат към групата на протеините, но някои хормони принадлежат тук.

Много известен протеинов хормон е това инсулин. Произвежда се в предварителен етап, (проинсулин), в островчетата Лангерханс в панкреаса. Този предварителен етап произвежда равни части от С-пептида, който е безсмислен за човешкия метаболизъм, и инсулина.
Инсулинът се състои от две вериги: 21 аминокиселинни остатъка са свързани заедно в А веригата и 30 аминокиселинни остатъка са свързани във В веригата. Тези две вериги са свързани със сярни мостове (фиг. 4).
Заедно с хормоните глюкагон и соматостатин (също синтезирани в панкреаса), хормонът регулира метаболизма на глюкозата в организма. Само инсулинът може да понижи нивата на кръвната захар. Той насърчава усвояването на глюкозата в клетките и предотвратява разграждането на животинско нишесте, съхранявано в черния дроб, до глюкоза. Ако нивото на кръвната захар се повиши, повишава се и отделянето на инсулин. Това понижава нивото на кръвната захар.

Около 6 милиона души в Германия страдат от диабет. В резултат на липсата на инсулин, регулирането на нивото на кръвната захар е силно нарушено и нивото на кръвната захар е твърде високо. Ако панкреасът вече не произвежда инсулин, човешкият или животинският инсулин трябва да се доставя отвън, за да се понижи нивото на кръвната захар. Такива хора са диабетици тип 1 (5% от засегнатите са диабетици).
Ако панкреасът произвежда твърде малко от хормона, клетките на тялото вече не разпознават достатъчно инсулина. Те реагират само слабо на пратеника. Панкреасът произвежда все по-големи количества инсулин, за да компенсира намалената инсулинова чувствителност; може да се измери прекомерно високо ниво на инсулин. Глюкозата все още не се метаболизира достатъчно, засегнатото лице е диабет тип 2 (95% от засегнатите).

Затлъстяването и липсата на физическа активност повишават инсулиновата резистентност на клетките. 80 до 90 процента от диабетиците тип 2 са твърде тежки. С подходяща диета, намаляване на теглото и физическа активност този тип диабет може да бъде предотвратен или ефектите да бъдат намалени.

В това опростено представяне на структурата на инсулина се подчертават сярните мостове между цистеиновите остатъци.

Транспортни протеини

Протеините участват в транспорта на кислород, хормони, мазнини, метални йони, лекарства и електрони (например по време на фотосинтеза) в организма. Хемоглобинът (Hb) е важен транспортен протеин. Червеният кръвен пигмент е важен компонент на червените кръвни клетки (еритроцитите) и има за задача да абсорбира кислорода в белите дробове и да го транспортира до всяка клетка. Кислородът се отделя между капилярите и клетките. В същото време въглеродният диоксид се свързва с хемоглобина и се транспортира в кръвните клетки до белите дробове. Има друг обмен на газ, този път между капилярите и алвеолите.

Хемоглобинът (Hb) е много голяма протеинова молекула (фиг. 5). Състои се от 94 процента глобин (4 полипептидни вериги) и 6 процента от желязната (II) йон-съдържаща хем група. Там кислородът е „закачен“. Общото количество хемоглобин при възрастен е приблизително 650 грама. Тъй като червените кръвни клетки имат ограничена продължителност на живота, всеки ден в червения костен мозък се образуват нови кръвни клетки, а заедно с тях и хемоглобин. Във връзка с това, 57 грама хемоглобин се произвеждат в незрели червени кръвни клетки всеки ден.

Концентрацията на хемоглобина (Hb) е ключова характеристика за диагностициране на анемия (твърде малко червени кръвни клетки) и други кръвни заболявания. Ако концентрацията на Hb падне под следните гранични стойности, може да се приеме анемия:

Мъже:13 - 18 g/dl
Жени:11 - 16 g/dl
Деца до 6 години:10 - 11 g/dl
Деца от 6 до 14 години:11 - 12 g/dl

Представяне на пространствената структура (кватернерна структура) на хемоглобина

Плазмени протеини

Плазмените протеини са протеини като фибриноген, албумин и глобулини, съдържащи се в кръвната плазма.

Фибриноген отговаря за съсирването на кръвта. В случай на нараняване, фибриногенът се превръща във фибринови нишки под въздействието на тромбопластин от увредената тъкан. Те допринасят за затваряне на рани.

И двете Глобулини Прави се разлика между алфа, бета и гама глобулини. Те се образуват главно в черния дроб и са неразтворими в чиста вода, но се разтварят в кръвната плазма, която има определена концентрация на разтворени соли (особено готварска сол). Глобулините имат както транспортна функция, така и роля в имунната защита и съсирването на кръвта.

Някои глобулини могат да свързват вещества със себе си и по този начин да ги транспортират в кръвта или да забавят разграждането на съответното вещество през това докинг. Това може да има решаващо влияние върху ефективността на лекарството. Изследвано е също така, че някои токсини не могат да бъдат разградени и отделени или само недостатъчно поради този ефект.

Ако тялото ни е атакувано от бактерии, вируси, цветен прашец, гъбички или други нападатели, имунната система трябва да реагира. За да направите това, трябва да се прави разлика между приятел и враг след проникването. След като враговете бъдат идентифицирани и установени контакти, белите кръвни клетки образуват собствените протеини на тялото, Имуноглобулини, също антитяло Наречен. Боят може да започне. Тези антитела могат да бъдат намерени в кръвта, телесните секрети и тъканните течности. Колкото и да е важна защитата на организма срещу чужди протеини на микробите, тази имунна реакция при трансплантация на органи може да попречи на успеха на операцията и по този начин да спаси живота. Ето защо органът и реципиентът трябва да имат максимални прилики, така че поддържащият живот орган да не бъде разпознат като враг и отхвърлен. В допълнение, пациентът често трябва да живее цял живот с потисната от лекарства имунна система.

албумин образува най-големия дял на плазмения протеин по отношение на количеството (до 60%). Една от основните задачи на албумина е да действа върху разпределението на течностите в организма, например да предотврати задържането на вода между клетките. Ако в тялото липсват протеини поради неадекватно хранене, те вече не могат да изпълняват тази функция и в тъканта се появяват оток и задържане на вода. Недохранените деца в развиващите се страни проявяват такъв оток на глад със своите забележимо дебели кореми. Други симптоми на недостиг на протеини са мускулна слабост, затлъстяване на черния дроб и нарушения на растежа. Албуминът изпълнява и транспортна функция и не на последно място служи като резервен протеин.