Olbaltumvielas (proteīni)

Olbaltumvielas mēdz saukt arī par proteīniem. Šo terminu 1838. gadā ieviesa Jenss Jākobs Bercēliuss, tā uzsverot olbaltumvielu īpašo nozīmi. Šis nosaukums ir atvasināts no grieķu vārda “proteios”, kas nozīmē – pirmreizējs.

Tiešām, starp visiem organiskajiem savienojumiem, kas sastopami šūnās, pirmo vietu ieņem olbaltumvielas. Olbaltumvielas veido ne mazāk kā 50 % no šūnas sausā svara. Olbaltumvielām ir galvenā nozīme gandrīz visos bioloģiskajos procesos.

Proteīnu bioloģiskās funkcijas

Funkcijas Piemēri
1. Katalītiskā Visi fermenti.
Bioloģiskās sistēmās gandrīz visas reakcijas katalizē specifiskas makromolekulas, ko sauc par fermentiem. Vairums fermentu ir spēcīgi katalizatori, kas paātrina reakciju vismaz miljons reižu.
2. Transports un uzkrāšana Daudzu nelielu molekulu un jonu transportu veic specifiskas olbaltumvielas.

  • Eritrocītos esošais hemoglobīns piegādā skābekli audiem.
  • Mioglobīns skābekli uzkrāj muskuļos.
  • Dzelzs asinīs transportējas kompleksa veidā ar transferīnu.
  • Aknās dzelzs uzkrājas kompleksa veidā ar feritīnu.
3. Kustību koordinācija Olbaltumvielas ir muskulatūras pamatsastāvdaļa. Muskuļu saraušanos nodrošina diva veida olbaltumvielu – aktīna un miozīna – slīdēšana vienai pret otru.
4. Struktūras Kolagēns – fibrilārā olbaltumviela – nodrošina lielu ādas un kaulu elastīgumu.
5. Imūnā aizsardzība Antivielas.
6. Receptoru Nervu šūnu atbilde uz specifiskiem impulsiem notiek ar olbaltumvielu receptoru starpniecību.
7. Regulēšanas Hormoni.

Galvenā olbaltumvielu struktūrvienība ir aminoskābes.

Aminoskābes sastāv no aminogrupas, karboksilgrupas, ūdeņraža atoma, noteiktas R grupas, kura pievienojas pie alfa oglekļa atoma.

Visas dzīvo organismu olbaltumvielas – no baktērijas līdz cilvēka organismam – ir veidotas no viena un tā paša 20 aminoskābju komplekta.

Pirmā aminoskābe asparagīns tika atklāts 1806. gadā, bet pēdējo no 20 aminoskābju komplekta – treonīnu – izdevās identificēt tikai 1938. gadā.

20 aminoskābes, kas veido olbaltumvielu struktūru, bieži tiek sauktas arī par standarta, pamata vai normālām aminoskābēm, lai tās varētu atšķirt no citām aminoskābēm, kas atrodas dzīvos organismos, bet nav sastopamas olbaltumvielu struktūrā.

Olbaltumvielas ir bioloģiski polimēri, kas sastāv no aminoskābju atlikumiem, kuri ir saistīti ar peptīdu saiti, un tām piemīt četru līmeņu organizācijas iespējas. Olbaltumvielu funkcionālās īpašības nosaka to konformācija, t. i., atomu izvietojums telpā.

Olbaltumvielu primārā struktūra ir aminoskābju secība olbaltumvielās un disulfīdu saišu lokalizācija, ja tāda ir. Katrai olbaltumvielai atbilst sava noteikta aminoskābju secība. Pirmo reizi aminoskābju secību olbaltumvielā noteica Frederiks Sengers 1953. gadā, pētot insulīnu. Izmaiņas aminoskābju secībā var radīt olbaltumvielas normālas funkcijas traucējuma un izraisīt atbilstošas slimības. Piemēram, sirpjveida šūnu anēmiju izraisa tikai vienas aminoskābes nomaiņa vienā olbaltumvielā. Tādēļ aminoskābju secības noteikšana ir jaunas medicīnas nozares – molekulārās patoloģijas – pārziņā.

Daudzas olbaltumvielas, piemēram, fermenti ribonukleāze un himotripsīns, sastāv tikai no aminoskābēm un nesatur nekādas citas ķīmiskas grupas, tātad tās ir vienkāršās olbaltumvielas. Bet ir arī tādas olbaltumvielas, kuru hidrolīze ļauj iegūt ne tikai aminoskābes, bet arī citas ķīmiskas grupas – kompleksās – olbaltumvielas. Komplekso olbaltumvielu neaminoskābju daļu sauc arī par prostētisko grupu. Kompleksās olbaltumvielas parasti tiek klasificētas atkarībā no prostētiskās grupas ķīmiskā sastāva. Aminoskābju daļa tiek saukts par apoproteīnu.

Komplekso olbaltumvielu klasifikācija

Klase Prostētiskā grupa Piemērs
Lipoproteīni Lipīdi Beta 1 lipoproteīns
Glikoproteīni Ogļhidrāti Gammaglobulīni
Fosfoproteīni Fosfāta grupas Kazeīns pienā
Hemoproteīni Hēms (dzelzs komplekss ar protoporfirīnu) Hemoglobīns
Flavoproteīni Flavīnnukleotīdi Sukcinātdehidrogenāze
Metālproteīni Dzelzs

Cinks

Feritīns

Alkoholdehidrogenāze

 

arrow_upward