белтъчини - информация
Белтък или белтъчина (понякога протеин) е колективен термин за биологически важни макромолекули, изградени чрез поликондензирането на отделни аминокиселини.
Белтъците са един от основните градивни компоненти на живите клетки, както и на вирусните частици. Притежават сложна пространствена стуктура, и изпълняват разнообразни биологични функции — от типично структурни, защитни, траспортни до каталитични и регулаторни.
Цялата информация необходима за изграждането на белтъчната молекула е кодирана в ДНК. Посредством процес на точно презаписване на информацията в РНК (транскрипция) и превеждане от полинуклеотидна в аминокиселинна последователност (транслация) е възможно синтезирането на определен белтък, притежаващ конкретна биологична роля.
Българските наименования “белтък” и “белтъчина” произлизат от традиционното наименование на яйчния белтък, който съдържа белтъчини за развитието на зародиша. Като синоним се използва и чуждицата “протеин”, срещана в много западноевропейски езици.
Основният компонент на всички белтъци са аминокиселини, подредени последователно в дълги полимерни вериги. Броя на аминокиселините в живата природа е 20. Те се комбинират в строго определен ред във всяка белтъчна молекула, като броят им варира между 30 до 3000 (понякога и много повече) аминокиселини в протеин. Връзката между отделните аминокиселини е амидна, но поради някой свой особености е наречена със специфично име – пептидна връзка. Затова и самите полимерни вериги се означават като полипептидни. Организацията в пространството на полипептидните вериги е изключително сложна и характерна за всеки отделен белтък. За прегледност и по-лесна ориентация, пространствената структура на белтъците е разделена на отделни нива:
– първично ниво (примерна структура) – представлява точната последователност на свързване на отделните аминокиселинни остатъци. В природата не белтъците не се срещат в първична структура. Те могат да я заемат временно.
– вторично ниво (секундерна структура) – това са локални нагъвания на основния скелет на полипептидната верига, притежаващи известна периодичност. Всяка възпроизводима и характерна форма се означава като отделен тип вторична структура, като например алфа-спирала, бета-листовидна структура, бета- и гама-завой, както и липса на порядък.
– третично ниво (терциерна структура) – пълното нагъване на полипептидната верига в пространството, с всички възможни близки и далечни взаимодействия. Това ниво дава престава за цялостната форма на белтъчната молекула, както и за връзките и отношенията между отделните вторични структури.
– четвъртично ниво (кватернерна структура) – това е отново цялостна пространствена форма, но на асоциирани нековалентно белтъчни молекули. Всяка отделна белтъчна молекула, притежаваща характерна, завършена, третична стурктура се означава като субединица, а цялостният конгломерат – като олигомер. Не всички белтъци притежават четвъртична структура, тъй като повечето са изградени от една полипептидна верига, а четвъртично ниво предполага наличието на поне две. Типичен пример за белтък с четвъртична структура е хемоглобинът.
Белтъците в разтвор, както нормално съществуват в живите клетки, търпят вариации в структурата си, тъй като са подложени на редица въздействия от различни химични елементи, хормони и други био-химични вещества.
Пространствената структура на белтъка се нарича конформация, а всички изменения, независимо дали са съществени или не, се означават като конформационни промени. Благодарение на пространствената си структура белтъците имат свой активен център и множество алостерични центрове. Тези центрове представляват части от молекулата които са пригодени за връзка с точно определени вещества от клетката (например хормони и т.н.).
Белтъците имат свойството да се денатурират и ренатурират. Белтъците са молекули много чувствителни към околната среда. На тяхната функция и структура могат да повлияят множество фактори като например промяна в pH на средата, температурата, налягането, концентрацията на определени вещества. Когато даден протеин бъде подложен на подобна промяна следва денатурация. Това е процес на преминаване на молекулата на белтъка от четвъртична структура до първична структура. При продължително въздействие на вредния фактор процеса е необратим. При възстановяване на хомеостазата следва обратния процес — ренатурация. При дълго и продължително въздействие на денатуриращия фактор може да се достигне до необратима денатурация, а самият процес е известен като колагулация. Прозаичен пример е термичната обработка на кокоше яйце, при което консистенцията се променя. Но в този случай не става въпрос единствено за денатурация, тъй като системата е многокомпонентна.
Денатурацията може да има практическо приложение, като част от имунната защита. Така например при вирусно заболяване в организма се разпространяват множество вирусни частици, в болшинството от случаите изградени и от протеини. Неспецифичната имунната реакция на организма се изразява с покачване на постоянната температура на организма. По този начин белтъците изграждащи вирусните частици денатурират в следствие на което вирусите се разпадат. За това не е полезно температура от 37 до 38 да се сваля чрез медикаменти веднага.
Всеки белтък притежава специфична функция, като практически няма процес в живите организми, който да не зависи от конкретен протеин. Функциите могат да са най-разнообразни, но формално могат да се обединят в няколко основни:
– структурна функция – белтъци, участващи в архитектурата на клетките, поддържащи определена форма и вътрешна организация.
– регулаторна функция – това са всички белтъчни системи, които регулират процесите в клетката — белтъци от сигналните пътища, фактори на транскрипцията и транслацията, и не на последно място хормоните.
– защитна функция – белтъци, осигуряващи чисто механични защитни бариери. При висшите животински организми има специални системи за защита срещу определени патогени, като белтъците отговорни в най-голяма степен за това се наричат антитела.
– каталитична функция – протичането на почти всяка химична реакция в организма, се дължи на определен белтък, който в този случай се означава като ензим.
– транспортна функция – това са белтъци, пренасящи определени молекули през клетъчни мембрани, или транспортиращи вещества на големи растояния — кислородпренасящите протеини, като хемоглобин, миоглобин и други.
– двигателна функция – всички мускули при животните, са всъщност функция на съответни белтъци, като например актин и миозин. Често такива белтъци се означават като “молекулни мотори”. Участват във всяко движение — било на клетъчни органели в рамките на клетката или на целия организъм в пространството.
Белтъците участват в голяма част от процесите, протичащи в живия организъм. Структурата на клетката, протичането на метаболитните процеси, регулацията на хомеостазата и дори защитата на организма се дължи преди всичко на конкретни белтъци. Ролята им в съхраняването и реализирането на генетичната информация, ги нарежда сред най-важните компоненти на живата клетка, наред с нуклеиновите киселини, въглехидратите и липидите. На практика живота във формата, в който го познаваме на Земята се обезсмисля при липсата на белтъци.
Източник: Wikipedia
Loading ...