Proteínas (polipeptídeos, proteínas) são substâncias macromoleculares, que incluem alfa-aminoácidos ligados por uma ligação peptídica. A composição das proteínas nos organismos vivos é determinada pelo código genético. Como regra, a síntese usa um conjunto de 20 aminoácidos padrão.
Classificação de proteínas
A separação das proteínas é realizada de acordo com diferentes critérios:
- A forma de uma molécula.
- Composição.
- Funções.
De acordo com o último critério, as proteínas são classificadas:
- Em estrutural.
- Nutritiva e sobressalente.
- Transporte.
- Empreiteiras.
Proteínas estruturais
Estes incluem elastina, colágeno, queratina, fibroína. Os polipeptídeos estruturais estão envolvidos na formação das membranas celulares. Eles podem criar canais ou realizar outras funções neles.
Proteínas nutritivas de armazenamento
O polipeptídeo nutriente é a caseína. Devido a isso, o organismo em crescimento é fornecido com cálcio, fósforo eaminoácidos.
Proteínas de reserva são sementes de plantas cultivadas, clara de ovo. Eles são consumidos durante o estágio de desenvolvimento dos embriões. No corpo humano, como nos animais, as proteínas não são armazenadas em reserva. Eles devem ser obtidos regularmente com alimentos, caso contrário, o desenvolvimento de distrofia é provável.
Transporte de polipeptídeos
A hemoglobina é um exemplo clássico de tais proteínas. Outros polipeptídeos envolvidos no movimento de hormônios, lipídios e outras substâncias também são encontrados no sangue.
As membranas celulares contêm proteínas que têm a capacidade de transportar íons, aminoácidos, glicose e outros compostos através da membrana celular.
Proteínas contráteis
As funções desses polipeptídeos estão relacionadas ao trabalho das fibras musculares. Além disso, proporcionam a movimentação de cílios e flagelos em protozoários. As proteínas contráteis realizam a função de transportar organelas dentro da célula. Devido à sua presença, garante-se uma mudança nas formas celulares.
Exemplos de proteínas contráteis são a miosina e a actina. Vale dizer que esses polipeptídeos são encontrados não apenas nas células das fibras musculares. As proteínas contráteis realizam suas tarefas em quase todos os tecidos animais.
Recursos
Um polipeptídeo individual, a tropomiosina, é encontrado nas células. A proteína muscular contrátil miosina é o seu polímero. Forma um complexo com actina.
Proteínas musculares contráteis não se dissolvem em água.
Taxa de síntese de polipeptídeos
É regulado pela tireóide ehormônios esteróides. Penetrando na célula, eles se ligam a receptores específicos. O complexo formado penetra no núcleo da célula e se liga à cromatina. Isso aumenta a taxa de síntese de polipeptídeos no nível do gene.
Genes ativos fornecem síntese aumentada de certos RNAs. Ele sai do núcleo, vai para os ribossomos e ativa a síntese de novas proteínas estruturais ou contráteis, enzimas ou hormônios. Este é o efeito anabólico dos genes.
Enquanto isso, a síntese de proteínas nas células é um processo bastante lento. Requer altos custos de energia e material plástico. Assim, os hormônios não são capazes de controlar rapidamente o metabolismo. Sua principal tarefa é regular o crescimento, diferenciação e desenvolvimento das células do corpo.
Contração muscular
É um excelente exemplo da função contrátil das proteínas. No decorrer da pesquisa, descobriu-se que a base da contração muscular é uma mudança nas propriedades físicas do polipeptídeo.
A função contrátil é realizada pela proteína actomiosina, que interage com o ácido adenosina trifosfórico. Essa conexão é acompanhada pela contração das miofibrilas. Tal interação pode ser observada fora do corpo.
Por exemplo, se fibras musculares embebidas em água (maceradas), desprovidas de excitabilidade, forem expostas a uma solução de trifosfato de adenosina, sua contração aguda começará, semelhante à contração dos músculos vivos. Esta experiência é de grande importância prática. Ele prova o fato de quea contração muscular requer uma reação química de proteínas contráteis com uma substância rica em energia.
A ação da vitamina E
Por um lado, é o principal antioxidante intracelular. A vitamina E protege as gorduras e outros compostos facilmente oxidados da oxidação. Ao mesmo tempo, atua como carreador de elétrons e participa de reações redox, que estão associadas ao armazenamento de energia liberada.
A deficiência de vitamina E causa atrofia do tecido muscular: o conteúdo da proteína contrátil miosina é drasticamente reduzido e é substituído por colágeno, um polipeptídeo inerte.
Especificidade da miosina
É considerada uma das principais proteínas contráteis. É responsável por cerca de 55% do conteúdo total de polipeptídeos no tecido muscular.
Filamentos (filamentos grossos) de miofibrilas são feitos de miosina. A molécula contém uma parte fibrilar longa, que possui uma estrutura de dupla hélice, e cabeças (estruturas globulares). A miosina contém 6 subunidades: 2 cadeias pesadas e 4 leves localizadas na parte globular.
A principal tarefa da região fibrilar é a capacidade de formar feixes de filamentos de miosina ou protofibrilas espessas.
Nas cabeças estão o sítio ativo da ATPase e o centro de ligação à actina. Isso garante a hidrólise do ATP e a ligação aos filamentos de actina.
Variedades
Subtipos de actina e miosina são:
- Dineína de flagelos e cíliosprotozoário.
- Espectrina nas membranas eritrocitárias.
- Neurostenina das membranas perisinápticas.
Os polipeptídeos bacterianos responsáveis pelo movimento de várias substâncias em um gradiente de concentração também podem ser atribuídos às variedades de actina e miosina. Este processo também é chamado de quimiotaxia.
O papel do ácido adenosina trifosfórico
Se você colocar filamentos de actomiosina em uma solução ácida, adicionar íons de potássio e magnésio, você verá que eles estão encurtados. Neste caso, observa-se a quebra do ATP. Esse fenômeno indica que a quebra do ácido adenosina trifosfórico tem certa relação com a alteração das propriedades físico-químicas da proteína contrátil e, consequentemente, com o trabalho dos músculos. Este fenômeno foi identificado pela primeira vez por Szent-Gyorgyi e Engelhardt.
A síntese e a quebra do ATP são essenciais no processo de conversão de energia química em energia mecânica. Durante a quebra do glicogênio, acompanhada pela produção de ácido lático, como na desfosforilação dos ácidos adenosina trifosfórico e creatina fosfórico, não é necessária a participação do oxigênio. Isso explica a capacidade de um músculo isolado funcionar em condições anaeróbicas.
O ácido lático e os produtos formados durante a degradação dos ácidos adenosina trifosfórico e creatina fosfórico se acumulam nas fibras musculares que estão cansadas ao trabalhar em um ambiente anaeróbico. Como resultado, as reservas de substâncias são esgotadas, durante a divisão das quais a energia necessária é liberada. Se um músculo cansado for colocado em um ambiente contendo oxigênio, eleconsumi-lo. Parte do ácido lático começará a oxidar. Como resultado, formam-se água e dióxido de carbono. A energia liberada será utilizada para a ressíntese de creatina fosfórica, ácidos adenosina trifosfóricos e glicogênio de produtos de decomposição. Devido a isso, o músculo voltará a adquirir a capacidade de trabalhar.
Músculo esquelético
As propriedades individuais dos polipeptídeos só podem ser explicadas pelo exemplo de suas funções, ou seja, sua contribuição para atividades complexas. Entre as poucas estruturas para as quais foi estabelecida uma correlação entre função de proteínas e órgãos, o músculo esquelético merece atenção especial.
Sua célula é ativada por impulsos nervosos (sinais direcionados à membrana). Molecularmente, a contração é baseada na ciclagem de pontes cruzadas por meio de interações periódicas entre actina, miosina e Mg-ATP. As proteínas de ligação ao cálcio e os íons Ca atuam como mediadores entre os efetores e os sinais nervosos.
A mediação limita a velocidade de resposta aos impulsos "on/off" e previne contrações espontâneas. Ao mesmo tempo, algumas oscilações (flutuações) das fibras musculares do volante de insetos alados são controladas não por íons ou compostos similares de baixo peso molecular, mas diretamente por proteínas contráteis. Devido a isso, são possíveis contrações muito rápidas, que, após a ativação, prosseguem por conta própria.
Propriedades de cristais líquidos de polipeptídeos
Ao encurtar as fibras musculareso período da treliça formada por protofibrilas muda. Quando uma rede de filamentos finos entra em uma estrutura de elementos espessos, a simetria tetragonal é substituída pela hexagonal. Este fenômeno pode ser considerado uma transição polimórfica em um sistema de cristal líquido.
Características dos processos mecanoquímicos
Eles se resumem à transformação de energia química em energia mecânica. A atividade ATP-ase das membranas das células mitocondriais é semelhante ao ato do sistema iosina dos músculos esqueléticos. Características comuns também são observadas em suas propriedades mecanoquímicas: elas são reduzidas sob a influência do ATP.
Consequentemente, uma proteína contrátil deve estar presente nas membranas mitocondriais. E ele realmente está lá. Foi estabelecido que os polipeptídeos contráteis estão envolvidos na mecanoquímica mitocondrial. No entanto, também descobriu-se que o fosfatidilinositol (lipídio de membrana) também desempenha um papel significativo nos processos.
Extra
A molécula da proteína miosina não só contribui para a contração de vários músculos, mas também pode participar de outros processos intracelulares. Trata-se, em particular, do movimento das organelas, da fixação dos filamentos de actina às membranas, da formação e funcionamento do citoesqueleto, etc. Quase sempre, a molécula interage de uma forma ou de outra com a actina, que é a segunda chave contrátil proteína.
Foi comprovado que as moléculas de actomiosina podem mudar de comprimento sob a influência da energia química liberada quando um resíduo de ácido fosfórico é clivado do ATP. Em outras palavras, esse processocausa contração muscular.
O sistema ATP atua assim como uma espécie de acumulador de energia química. Conforme necessário, ele se transforma diretamente em mecânico através da actomiosina. Ao mesmo tempo, não há um estágio intermediário característico dos processos de interação de outros elementos - a transição para a energia térmica.
