B altymai yra organinės medžiagos. Šie stambiamolekuliniai junginiai pasižymi tam tikra sudėtimi ir hidrolizės metu suskaidomi į aminorūgštis. B altymų molekulės būna įvairių formų, iš kurių daugelis yra sudarytos iš kelių polipeptidinių grandinių. Informacija apie b altymo struktūrą yra užkoduota DNR, o b altymų sintezės procesas vadinamas vertimu.
Cheminė b altymų sudėtis
Vidutiniame b altymų sudėtyje yra:
- 52 % anglies;
- 7% vandenilio;
- 12% azoto;
- 21% deguonies;
- 3 % sieros.
B altymų molekulės yra polimerai. Norint suprasti jų struktūrą, būtina žinoti, kokie yra jų monomerai, aminorūgštys.
Aminorūgštys
Jos paprastai skirstomos į dvi kategorijas: nuolat atsirandančias ir retkarčiais pasitaikančias. Pirmieji apima 18 b altymų monomerų ir dar 2 amidus: asparto ir glutamo rūgštis. Kartais yra tik trys rūgštys.
Šias rūgštis galima klasifikuoti įvairiais būdais: pagal šoninių grandinių pobūdį arba jų radikalų krūvį, jas taip pat galima padalyti iš CN ir COOH grupių skaičiaus.
Pirminė b altymų struktūra
Aminorūgščių seka b altymų grandinėje lemiatolesnius jos organizavimo lygius, savybes ir funkcijas. Pagrindinis jungties tarp monomerų tipas yra peptidas. Jis susidaro atskiriant vandenilį nuo vienos aminorūgšties ir OH grupę nuo kitos.
Pirmasis b altymo molekulės organizavimo lygis yra joje esančių aminorūgščių seka, tiesiog grandinė, kuri lemia b altymų molekulių struktūrą. Jį sudaro taisyklingos struktūros „skeletas“. Tai pasikartojanti seka -NH-CH-CO-. Atskiras šonines grandines vaizduoja aminorūgščių radikalai (R), jų savybės lemia b altymų struktūros sudėtį.
Net jei b altymų molekulių struktūra yra vienoda, jos savybėmis gali skirtis tik nuo to, kad jų monomerai grandinėje turi skirtingą seką. Aminorūgščių išsidėstymą b altyme lemia genai ir jis diktuoja tam tikras b altymo biologines funkcijas. Monomerų seka molekulėse, atsakingose už tą pačią funkciją, skirtingose rūšyse dažnai yra artima. Tokios molekulės – vienodos arba panašios organizacijos ir atliekančios tas pačias funkcijas skirtingų tipų organizmuose – yra homologiniai b altymai. Būsimų molekulių struktūra, savybės ir funkcijos nustatomos jau aminorūgščių grandinės sintezės stadijoje.
Kai kurios bendrosios savybės
B altymų struktūra buvo tyrinėjama ilgą laiką, o jų pirminės struktūros analizė leido padaryti kai kuriuos apibendrinimus. Daugumai b altymų būdingos visos dvidešimt aminorūgščių, iš kurių ypač daug yra glicino, alanino, asparto rūgšties, glutamino ir mažai triptofano, arginino, metionino,histidinas. Vienintelės išimtys yra tam tikros b altymų grupės, pavyzdžiui, histonai. Jie reikalingi DNR pakavimui ir juose yra daug histidino.
Antras apibendrinimas: rutuliniuose b altymuose nėra bendrų aminorūgščių kaitos modelių. Tačiau net ir polipeptidai, kurių biologinis aktyvumas yra toli, turi mažus identiškus molekulių fragmentus.
Antrinė struktūra
Antrasis polipeptidinės grandinės organizavimo lygis yra jos erdvinis išsidėstymas, kurį palaiko vandeniliniai ryšiai. Paskirstykite α-spiralę ir β-kartą. Dalis grandinės neturi tvarkingos struktūros, tokios zonos vadinamos amorfinėmis.
Visų natūralių b altymų alfa spiralė yra dešiniarankė. Šoniniai aminorūgščių radikalai spiralėje visada yra nukreipti į išorę ir yra priešingose jos ašies pusėse. Jei jie yra nepoliniai, jie sugrupuojami vienoje spiralės pusėje, todėl susidaro lankai, kurie sudaro sąlygas skirtingų spiralės atkarpų suartėjimui.
Beta raukšlės – labai pailgos spiralės – b altymo molekulėje paprastai yra viena šalia kitos ir sudaro lygiagrečius bei nelygiagrečius β klostuotus sluoksnius.
Tretinė b altymų struktūra
Trečiasis b altymo molekulės organizavimo lygis yra spiralių, raukšlių ir amorfinių dalių sulankstymas į kompaktišką struktūrą. Taip yra dėl monomerų šoninių radikalų sąveikos tarpusavyje. Tokios jungtys skirstomos į keletą tipų:
- vandeniliniai ryšiai susidaro tarp polinių radikalų;
- hidrofobinis– tarp nepolinių R grupių;
- elektrostatinės traukos jėgos (joniniai ryšiai) – tarp grupių, kurių krūviai yra priešingi;
- disulfidiniai tilteliai tarp cisteino radikalų.
Paskutinis ryšio tipas (–S=S-) yra kovalentinė sąveika. Disulfidiniai tilteliai sustiprina b altymus, jų struktūra tampa patvaresnė. Tačiau tokie ryšiai nėra būtini. Pavyzdžiui, polipeptidinėje grandinėje gali būti labai mažai cisteino arba jo radikalai yra netoliese ir negali sukurti „tilto“.
Ketvirtasis organizavimo lygis
Ne visi b altymai sudaro ketvirtinę struktūrą. Ketvirtojo lygio b altymų struktūrą lemia polipeptidinių grandinių (protomerų) skaičius. Jie yra tarpusavyje sujungti tais pačiais ryšiais kaip ir ankstesniame organizacijos lygmenyje, išskyrus disulfidinius tiltelius. Molekulė susideda iš kelių protomerų, kurių kiekvienas turi savo ypatingą (arba identišką) tretinę struktūrą.
Visi organizavimo lygiai nustato funkcijas, kurias atliks gauti b altymai. B altymų struktūra pirmajame organizavimo lygmenyje labai tiksliai lemia jų tolesnį vaidmenį ląstelėje ir visame kūne.
B altymų funkcijos
Sunku net įsivaizduoti, koks svarbus yra b altymų vaidmuo ląstelių veikloje. Aukščiau mes ištyrėme jų struktūrą. Nuo to tiesiogiai priklauso b altymų funkcijos.
Atlikdami pastato (struktūrinę) funkciją, jie sudaro bet kurios gyvos ląstelės citoplazmos pagrindą. Šie polimerai yra pagrindinė visų ląstelių membranų medžiaga, kaiyra kompleksiškai su lipidais. Tai taip pat apima ląstelės padalijimą į skyrius, kurių kiekvienas turi savo reakcijas. Faktas yra tas, kad kiekvienam ląstelių procesų kompleksui reikia savo sąlygų, ypač svarbų vaidmenį atlieka terpės pH. B altymai sudaro plonas pertvaras, kurios padalija ląstelę į vadinamuosius skyrius. O pats reiškinys vadinamas skyrimu.
Katalizinė funkcija yra reguliuoti visas ląstelės reakcijas. Visi fermentai yra paprasti arba sudėtingi b altymai.
Bet kokį organizmų judėjimą (raumenų darbą, protoplazmos judėjimą ląstelėje, blakstienų mirgėjimą pirmuoniuose ir kt.) vykdo b altymai. B altymų struktūra leidžia jiems judėti, formuotis skaiduloms ir žiedams.
Transportavimo funkcija yra ta, kad daugelis medžiagų per ląstelės membraną pernešamos specialiais nešikliais.
Šių polimerų hormoninis vaidmuo iš karto aiškus: daugelis hormonų yra b altymai, pavyzdžiui, insulinas, oksitocinas.
Atsarginę funkciją lemia tai, kad b altymai gali formuoti nuosėdas. Pavyzdžiui, kiaušinių valguminas, pieno kazeinas, augalų sėklų b altymai – jie kaupia daug maistinių medžiagų.
Visos sausgyslės, sąnarių sąnariai, skeleto kaulai, kanopos yra suformuotos iš b altymų, o tai atveda mus prie kitos jų funkcijos – palaikymo.
B altymų molekulės yra receptoriai, selektyviai atpažįstantys tam tikras medžiagas. Šiame vaidmenyje ypač žinomi glikoproteinai ir lektinai.
Svarbiausiaimuniteto faktoriai – antikūnai ir komplemento sistema pagal kilmę yra b altymai. Pavyzdžiui, kraujo krešėjimo procesas pagrįstas fibrinogeno b altymo pokyčiais. Vidinės stemplės ir skrandžio sienelės yra išklotos apsauginiu gleivinės b altymų sluoksniu – licinu. Toksinai taip pat yra b altymų kilmės. Gyvūnų kūną saugantis odos pagrindas yra kolagenas. Visos šios b altymų funkcijos yra apsauginės.
Na, paskutinė funkcija yra reguliavimo funkcija. Yra b altymų, kurie kontroliuoja genomo darbą. Tai yra, jie reguliuoja transkripciją ir vertimą.
Kad ir koks svarbus būtų b altymų vaidmuo, b altymų struktūrą mokslininkai išaiškino ilgą laiką. Ir dabar jie atranda naujų būdų, kaip panaudoti šias žinias.
