B altymai yra sudėtingos struktūros biologiniai polimerai. Jie turi didelę molekulinę masę ir susideda iš aminorūgščių, protezų grupių, atstovaujamų vitaminų, lipidų ir angliavandenių intarpų. B altymai, kuriuose yra angliavandenių, vitaminų, metalų ar lipidų, vadinami kompleksiniais. Paprasti b altymai susideda tik iš aminorūgščių, sujungtų peptidiniais ryšiais.
Peptidai
Nepriklausomai nuo medžiagos struktūros, b altymų monomerai yra aminorūgštys. Jie sudaro pagrindinę polipeptidinę grandinę, iš kurios vėliau susidaro fibrilinė arba rutulinė b altymo struktūra. Tuo pačiu metu b altymai gali būti sintetinami tik gyvuose audiniuose – augalų, bakterijų, grybelių, gyvūnų ir kitose ląstelėse.
Vieninteliai organizmai, kurie negali sujungti b altymų monomerų, yra virusai ir pirmuonys. Visi kiti gali sudaryti struktūrinius b altymus. Bet kokios medžiagos yra b altymų monomerai ir kaip jie susidaro? Skaitykite apie tai ir apie b altymų biosintezę, apie polipeptidus ir sudėtingos b altymų struktūros formavimąsi, apie aminorūgštis ir jų savybes.žemiau.
Vienintelis b altymo molekulės monomeras yra bet kuri alfa aminorūgštis. B altymas yra polipeptidas, susietų aminorūgščių grandinė. Priklausomai nuo aminorūgščių, dalyvaujančių jo susidaryme, skaičiaus išskiriami dipeptidai (2 liekanos), tripeptidai (3), oligopeptidai (sudėtyje yra 2–10 aminorūgščių) ir polipeptidai (daug aminorūgščių).
B altymų struktūros apžvalga
B altymų struktūra gali būti pirminė, šiek tiek sudėtingesnė - antrinė, dar sudėtingesnė - tretinė, o sudėtingiausia - ketvirtinė.
Pirminė struktūra yra paprasta grandinė, į kurią b altymų monomerai (aminorūgštys) yra sujungti peptidine jungtimi (CO-NH). Antrinė struktūra yra alfa spiralė arba beta raukšlės. Tretinė yra dar sudėtingesnė trimatė b altymo struktūra, kuri susidarė iš antrinės dėl kovalentinių, joninių ir vandenilio jungčių susidarymo bei hidrofobinių sąveikų.
Ketvirtinė struktūra yra sudėtingiausia ir būdinga receptorių b altymams, esantiems ląstelių membranose. Tai supramolekulinė (domeno) struktūra, susidariusi dėl kelių tretinės struktūros molekulių, papildytų angliavandenių, lipidų ar vitaminų grupėmis, derinio. Šiuo atveju, kaip ir pirminių, antrinių ir tretinių struktūrų atveju, b altymų monomerai yra alfa aminorūgštys. Juos taip pat jungia peptidiniai ryšiai. Vienintelis skirtumas yra struktūros sudėtingumas.
Aminorūgštys
Vieninteliai monomeraib altymų molekulės yra alfa aminorūgštys. Jų yra tik 20, ir jie yra beveik gyvenimo pagrindas. Dėl peptidinės jungties atsiradimo tapo įmanoma b altymų sintezė. O pats b altymas po to pradėjo atlikti struktūrą formuojančią, receptorinę, fermentinę, transportavimo, tarpininko ir kitas funkcijas. Dėl to gyvas organizmas funkcionuoja ir gali daugintis.
Pati alfa aminorūgštis yra organinė karboksirūgštis su aminogrupe, prijungta prie alfa anglies atomo. Pastaroji yra šalia karboksilo grupės. Šiuo atveju b altymų monomerai laikomi organinėmis medžiagomis, kurių galiniame anglies atome yra ir amino, ir karboksilo grupė.
Aminorūgščių jungtis peptiduose ir b altymuose
Amino rūgštys peptidine jungtimi sujungiamos į dimerus, trimerius ir polimerus. Jis susidaro skaldant hidroksilo (-OH) grupę iš vienos alfa-aminorūgšties karboksilo vietos ir vandenilį (-H) iš kitos alfa-aminorūgšties amino grupės. Dėl sąveikos vanduo atsiskiria, o karboksilo gale lieka C=O vieta su laisvu elektronu šalia karboksilo liekanos anglies. Kitos rūgšties amino grupėje yra liekana (NH), kurios azoto atome yra laisvasis radikalas. Tai leidžia sujungti du radikalus, kad susidarytų ryšys (CONH). Jis vadinamas peptidu.
Alfa aminorūgščių variantai
Yra 23 žinomos alfa aminorūgštys. Jie yraišvardyti kaip: glicinas, valinas, alaninas, izolecinas, leucinas, glutamatas, aspartatas, ornitinas, treoninas, serinas, lizinas, cistinas, cisteinas, fenilalaninas, metioninas, tirozinas, prolinas, triptofanas, hidroksiprolinas, argininas, asparagidinas ir histamino. Priklausomai nuo to, ar žmogaus organizmas jas gali susintetinti, šios aminorūgštys skirstomos į neesmines ir neesmines.
Neesminių ir nepakeičiamų aminorūgščių samprata
Pakeičiamas medžiagas gali susintetinti žmogaus organizmas, o būtiniausios medžiagos turi būti gaunamos tik iš maisto. Tuo pačiu b altymų biosintezei svarbios ir nepakeičiamos, ir neesminės rūgštys, nes be jų sintezė negali būti baigta. Be vienos aminorūgšties, net jei yra visos kitos, neįmanoma sukurti būtent tokio b altymo, kurio ląstelei reikia savo funkcijoms atlikti.
Viena klaida bet kuriame biosintezės etape – ir b altymas nebetinka, nes dėl elektroninio tankio ir tarpatominės sąveikos pažeidimo negalės susiburti į norimą struktūrą. Todėl žmogui (ir kitiems organizmams) svarbu vartoti b altyminį maistą, kuriame yra nepakeičiamų aminorūgščių. Jų trūkumas maiste sukelia daugybę b altymų apykaitos sutrikimų.
Peptidinės jungties formavimosi procesas
Vieninteliai b altymų monomerai yra alfa aminorūgštys. Jie palaipsniui susijungia į polipeptidinę grandinę, kurios struktūra iš anksto saugoma genetiniame DNR (arba RNR, jei atsižvelgiama į bakterijų biosintezę) kode. B altymas yra griežta aminorūgščių liekanų seka. Tai grandinė, užsakyta tam tikra tvarkastruktūra, kuri ląstelėje atlieka iš anksto užprogramuotą funkciją.
B altymų biosintezės žingsnių seka
B altymų susidarymo procesas susideda iš žingsnių grandinės: DNR (arba RNR) sekcijos replikacijos, informacijos tipo RNR sintezės, jos išskyrimo į ląstelės citoplazmą iš branduolio, prisijungimo su ribosoma ir laipsniškas aminorūgščių liekanų, kurias tiekia pernešimo RNR, prijungimas. Medžiaga, kuri yra b altymo monomeras, dalyvauja hidroksilo grupės ir vandenilio protono pašalinimo fermentinėje reakcijoje, o tada prisijungia prie augančios polipeptidinės grandinės.
Taigi gaunama polipeptidinė grandinė, kuri, jau esanti ląstelių endoplazminiame tinkle, suskirstoma į tam tikrą iš anksto nustatytą struktūrą ir, jei reikia, papildoma angliavandenių arba lipidų liekana. Tai vadinama b altymo „brandinimo“procesu, po kurio jį transportuojanti ląstelių sistema siunčia į paskirties vietą.
Sintetintų b altymų funkcijos
B altymų monomerai yra aminorūgštys, būtinos jų pirminei struktūrai sukurti. Antrinė, tretinė ir ketvirtinė struktūra jau susidaro savaime, nors kartais tam reikia ir fermentų bei kitų medžiagų dalyvavimo. Tačiau jie nebėra būtini, nors yra būtini, kad b altymai atliktų savo funkciją.
Amino rūgštis, kuri yra b altymų monomeras, gali turėti angliavandenių, metalų ar vitaminų prisijungimo vietas. Tretinės ar ketvirtinės struktūros susidarymas leidžia rasti dar daugiau vietų įterpimo grupėms. Tai leidžia kurti išb altymų darinys, atliekantis fermento, receptoriaus, medžiagų pernešimo į ląstelę arba iš jos vaidmenį, imunoglobulino, membranos arba ląstelės organelės struktūrinio komponento, raumenų b altymo vaidmenį.
Iš aminorūgščių susidarantys b altymai yra vienintelis gyvybės pagrindas. Ir šiandien manoma, kad gyvybė tiesiog atsirado po aminorūgšties atsiradimo ir jos polimerizacijos. Juk būtent tarpmolekulinė b altymų sąveika yra gyvybės, tame tarpe ir protingos gyvybės, pradžia. Visi kiti biocheminiai procesai, taip pat ir energetiniai, yra būtini b altymų biosintezei įgyvendinti ir dėl to tolesniam gyvybės tęstinumui.
