מבנה חלבונים ותפקודם

חלבונים הן מולקולות חשובות מאוד החיוניות לכל היצורים החיים. לפי משקל יבש, חלבונים הם היחידה הגדולה ביותר בתאים. חלבונים מעורבים כמעט בכל תפקודי התאים וסוג שונה של חלבון מוקדש לכל תפקיד, עם משימות הנעות בין תמיכה סלולרית כללית לאיתות תאים ולקטנוע. בסך הכל ישנם שבעה סוגים של חלבונים.

חלבונים

חלבונים מסונתזים בגוף באמצעות תהליך שנקרא תרגום. התרגום מתרחש ב- ציטופלזמה וכרוך בהמרה קודים גנטיים לחלבונים. קודים גנטיים מורכבים במהלך תעתיק ה- DNA, שם מפוענים DNA ל- RNA. מבנים תאיים נקראים ריבוזומים ואז עזרה בתמלול RNA לשרשראות פוליפפטיד שצריך לשנות כדי להפוך לחלבונים מתפקדים.

חומצות אמינו הם אבני הבניין של כל החלבונים, לא משנה תפקודם. חלבונים הם בדרך כלל שרשרת של 20 חומצות אמינו. גוף האדם יכול להשתמש בשילובים של אותן 20 חומצות אמינו כדי לייצר כל חלבון שהוא זקוק לו. רוב חומצות האמינו עוקבות אחר תבנית מבנית שבה פחמן אלפא נקשר לצורות הבאות:

• אטום מימן (H)
• קבוצת קרבוקסיל (-COOH)
• קבוצת אמינו (-NH2)
• קבוצה "משתנה"

על פני סוגים שונים של חומצות אמינו, הקבוצה "המשתנה" היא האחראית ביותר לשונות שכן לכולם קשרים של מימן, קבוצת קרבוקסיל וקבוצות אמיניות.

חומצות אמינו מחוברות באמצעות סינתזת התייבשות עד ליצירת קשרים לפפטיד. כאשר מספר חומצות אמינו מקושרות זו לזו על ידי קשרים אלה נוצרת שרשרת פוליפפטיד. שרשרת פוליפפטיד אחת או יותר המעוותות לצורת תלת מימד יוצרת חלבון.

המבנה של חלבון יכול להיות כדורי או סיבי תלוי בתפקידו המסוים (כל חלבון מתמחה). חלבונים כדוריים הם בדרך כלל קומפקטיים, מסיסים וכדוריים. חלבונים סיבים הם בדרך כלל מוארכים ולא מסיסים. חלבונים כדוריים וסיביים עשויים להציג סוג אחד או יותר של מבני חלבון.

יש ארבע מפלסים מבניים של חלבון: ראשוני, משני, שלישוני ורבעוני. רמות אלה קובעות את צורתו של חלבון ותפקודן ונבדלות זו מזו על ידי מידת המורכבות בשרשרת הפוליפפטיד. הרמה הראשונית היא הבסיסית והגסה ביותר ואילו הרמה הרביעית מתארת ​​קשרים מתוחכמים.

מולקולת חלבון בודדת עשויה להכיל אחת או יותר מרמות מבנה החלבון הללו והמבנה והמורכבות של חלבון קובעים את תפקודו. לקולגן, למשל, יש צורת סליל סופר מפותלת שהיא ארוכה, מיתרת, חזקה ודומה לחבלים - קולגן נהדר למתן תמיכה. המוגלובין, לעומת זאת, הוא חלבון כדורית המקופל וקומפקטי. צורתו הכדורית שימושית לתמרון כלי דם.

ישנם בסך הכל שבעה סוגי חלבונים שונים שמתחתם נופלים כל החלבונים. אלה כוללים נוגדנים, חלבונים מתכווצים, אנזימים, חלבונים הורמונליים, חלבונים מבניים, חלבוני אחסון וחלבוני תובלה.

נוגדנים הם חלבונים מיוחדים המגנים על הגוף מפני אנטיגנים או פולשים זרים. היכולת שלהם לנסוע דרך זרם הדם מאפשר להשתמש בהם על ידי ה- מערכת חיסונית לזהות ולהגן מפני חיידקים, נגיפים ופולשים זרים אחרים בדם. דרך אחת הנוגדנים נוגדת אנטיגנים היא על ידי ניתוב אותם כך שהם יכולים להיהרס על ידי תאי דם לבנים.

חלבונים מתכווצים אחראים ל שריר התכווצות ותנועה. דוגמאות לחלבונים אלה כוללות אקטין ומיוזין. האוקריוטות נוטות להחזיק כמויות גדולות של אקטין, השולט על התכווצות השרירים כמו גם על תנועת התאים והחלוקה של התא. מיוזין מסמיך את המשימות שמבצע האקטין בכך שהוא מספק לו אנרגיה.

אנזימים הם חלבונים המאפשרים להאיץ את התגובות הביוכימיות, וזו הסיבה שלעתים קרובות מכנים אותם כזרזים. אנזימים בולטים כוללים לקטז ופפסין, חלבונים המוכרים לתפקידיהם במצבים רפואיים במערכת העיכול ותזונה מיוחדת. אי סבילות ללקטוז נגרמת כתוצאה ממחסור בלקטאז, אנזים המפרק את הלקטוז הסוכר שנמצא בחלב. פפסין הוא אנזים עיכול הפועל בבטן לפירוק חלבונים במזון - מחסור באנזים זה מוביל לעיכול.

דוגמאות נוספות לאנזימי עיכול הן אלה נוכח ברוק: אמילאז רוק, קליקרין רוק וליפאז לשוני כולם מבצעים פונקציות ביולוגיות חשובות. עמילאז רוק הוא האנזים העיקרי שנמצא ברוק והוא מפרק עמילן לסוכר.

חלבונים הורמונליים הם חלבוני שליח המסייעים בתיאום תפקודים גופניים מסוימים. דוגמאות לכך כוללות אינסולין, אוקסיטוצין וסומטוטרופין.

האינסולין מווסת את חילוף החומרים של הגלוקוז על ידי שליטה בריכוזי הסוכר בדם בגוף, האוקסיטוצין ממריץ התכווצויות במהלך הלידה, וסומטוטרופין הוא הורמון גדילה המסית ייצור חלבונים בשרירים תאים.

חלבונים מבניים הם סיביים ומחוטרים, היווצרות זו הופכת אותם לאידיאליים לתמיכה בחלבונים אחרים כמו קרטין, קולגן ואלסטין.

קרטינים מחזקים כיסויי מגן כמו עורשיער, טווחים, נוצות, קרניים ומקור. קולגן ואלסטין מספקים תמיכה רקמות חיבור כמו גידים ורצועות.

אחסון חלבונים שמור חומצות אמינו לגוף עד שיהיה מוכן לשימוש. דוגמאות לחלבוני אחסון כוללים אובליבומין, שנמצא בחלבוני ביצה, וקזאין, חלבון מבוסס חלב. פריטין הוא חלבון נוסף המאגר ברזל בחלבון ההובלה, המוגלובין.

הובלת חלבונים הם חלבוני נשא שמעבירים מולקולות ממקום למקום בגוף. המוגלובין הוא אחד מאלו ואחראי להעברת חמצן בדם דרך תאי דם אדומים. ציטוכרומים, סוג אחר של חלבון תעבורה, פועלים באזור שרשרת העברת אלקטרונים כחלבוני נשא אלקטרונים.