STRUKTŪRINIAI BALTYMAI: FUNKCIJOS, PAVYZDŽIAI IR CHARAKTERISTIKOS - BIOLOGIJA - 2025

Į struktūriniai baltymai yra pagrindinė baltymų pateikti visų eukariotų ląstelėse, ty ląstelės yra tiek gyvūnų ir augalų. Tai yra dalis labai skirtingų biologinių struktūrų, tokių kaip oda, plaukai, voratinklis, šilkas, jungiamasis audinys, augalų ląstelių sienos ir kt.

Nors terminas „struktūrinis baltymas“ dažniausiai vartojamas tokiems baltymams kaip kolagenas, keratinas ir elastinas, tačiau yra ir svarbių tarpląstelinių struktūrinių baltymų, kurie prisideda prie ląstelių vidinės struktūros palaikymo.

I tipo kolageno skaidulų, struktūrinių baltymų klasės, nuotrauka (šaltinis: Louisa Howard per „Wikimedia Commons“)

Šie baltymai, priklausantys citoskeletui, taip pat kontroliuoja tarpląstelinį organelių išsidėstymą ir suteikia transportavimo bei ryšių mechanizmus tarp jų.

Kai kurie struktūriniai baltymai buvo ištirti labai išsamiai ir leido geriau suprasti bendrą baltymų struktūrą. Jų pavyzdžiai yra šilko fibroinas, kolagenas ir kiti.

Pavyzdžiui, iš šilko fibroino tyrimo buvo aprašyta β sulankstytų lakštų antrinė baltymų struktūra ir iš pirmųjų tyrimų, atliktų su kolagenu, buvo išskaičiuota trigubos spiralės antrinė struktūra.

Todėl struktūriniai baltymai yra būtini tiek atskirose ląstelėse, tiek audiniuose, iš kurių jie yra sudaryti.

funkcijos

Struktūrinių baltymų funkcijos yra gana įvairios ir visų pirma priklauso nuo aptariamų baltymų rūšies. Tačiau galima sakyti, kad pagrindinė jo funkcija yra išlaikyti ląstelių struktūrinį vientisumą ir platesne prasme - kūno struktūrą.

Pavyzdžiui, kalbant apie kūno struktūrinius baltymus, keratinas, be kita ko, turi apsaugą ir aprėptį, gynybą, judėjimą.

Žinduolių ir kitų gyvūnų odos epidermyje yra daugybė gijų, sudarytų iš keratino. Šis sluoksnis turi funkcijas, apsaugančias kūną nuo įvairių tipų stresorių ar kenksmingų veiksnių.

Erškėčiai ir plunksnos, taip pat ragai ir bukai, nagai ir nagai, kurie yra keratinizuoti audiniai, atlieka ir kūno apsaugą, ir apsaugą.

Pramonėje daugelio gyvūnų vilna ir plaukai yra naudojami drabužių ir kitų rūšių drabužių gamybai, kuriems antropocentriškai jie turi papildomą reikšmę.

Ląstelių struktūriniai baltymai

Ląsteliniu požiūriu struktūriniai baltymai atlieka transcendentines funkcijas, nes jie sudaro vidinį karkasą, suteikiantį kiekvienai ląstelei būdingą formą: citoskeletą.

Kaip citoskeleto dalis, struktūriniai baltymai, tokie kaip aktinas, tubulinas, miozinas ir kiti, taip pat dalyvauja transportavimo ir vidinės komunikacijos funkcijose, taip pat ląstelių mobilumo įvykiuose (ląstelėse, galinčiose judėti).

Pvz., Cilia ir flagella egzistavimas labai priklauso nuo struktūrinių baltymų, sudarančių storus ir plonus siūlus, sudarytus iš aktino ir tubulino.

Struktūrinių baltymų pavyzdžiai ir jų savybės

Kadangi struktūrinių baltymų įvairovė yra didžiulė, toliau bus pateikiami tik svarbiausių ir gausiausių eukariotinių organizmų pavyzdžiai.

Bakterijos ir kiti prokariotai, kartu su virusais, savo ląstelių kūne taip pat turi svarbių struktūrinių baltymų, tačiau daugiausia dėmesio skiriama eukariotinėms ląstelėms.

-Aktinas

Aktinas yra baltymas, kuris sudaro gijas (aktino gijas), žinomas kaip mikrofilamenai. Šie mikrofilamenai yra labai svarbūs visų eukariotų ląstelių citoskelete.

Aktino gijos yra dviejų grandinių spiraliniai polimerai. Šios lanksčios struktūros yra nuo 5 iki 9 nm skersmens ir yra organizuotos kaip linijinės sijos, dvimatis tinklas arba trimatis gelis.

Aktinas pasiskirsto ląstelėje, tačiau jis ypač koncentruojamas sluoksnyje arba žievėje, pritvirtintoje prie plazmos membranos vidinio paviršiaus, nes tai yra pagrindinė citoskeleto dalis.

-Kollagenas

Kolagenas yra baltymas, esantis gyvūnams, o jo ypač gausu žinduoliams, turintiems bent 20 skirtingų genų, koduojančių įvairias šio baltymo formas, kurių galima rasti jų audiniuose.

Pirmiausia jis aptinkamas kauluose, sausgyslėse ir odoje, kur jis sudaro daugiau kaip 20% visos žinduolių baltymų masės (didesnis nei kitų baltymų procentas).

Jungiamuosiuose audiniuose, kur jis randamas, kolagenas sudaro svarbią tarpląstelinės matricos pluoštinės dalies (kurią taip pat sudaro pagrindinė medžiaga) dalį, kur jis sudaro elastingus pluoštus, palaikančius dideles tempimo jėgas.

Kolageno skaidulų struktūra

Kolageno skaidulos yra sudarytos iš vienodų tropokolagenų molekulių subvienetų, kurie yra 280 nm ilgio ir 1,5 nm skersmens. Kiekviena tropocollageno molekulė yra sudaryta iš trijų polipeptidų grandinių, vadinamų alfa grandinėmis, kurios viena su kita susieja kaip triguba spiralė.

Kiekvienoje alfa grandinėje yra apie 1000 aminorūgščių liekanų, kuriose labai gausu glicino, prolino, hidroksiprolino ir hidroksilizino (tai pasakytina ir apie kitus struktūrinius baltymus, tokius kaip keratinas).

Atsižvelgiant į nagrinėjamą kolageno skaidulų tipą, jie randami skirtingose ​​vietose ir pasižymi skirtingomis savybėmis bei funkcijomis. Kai kurie būdingi kaulams ir dentinui, kiti - kremzlės daliai ir pan.

-Keratinas

Keratinas yra svarbiausias struktūrinis keratinocitų baltymas, vienas gausiausių ląstelių tipų epidermyje. Tai netirpus pluoštinis baltymas, kuris taip pat randamas daugelio gyvūnų ląstelėse ir junginiuose.

Po kolageno keratinas yra antras gausiausias baltymas žinduolių kūne. Tai ne tik reikšminga atokiausio odos sluoksnio dalis, bet ir pagrindinis plaukų ir vilnos, nagų, nagų ir kanopų, plunksnų ir ragų struktūrinis baltymas.

Gamtoje yra skirtingų tipų keratinų (analogiškų skirtingiems kolageno tipams), kurie turi skirtingas funkcijas. Labiausiai žinomi yra alfa ir beta keratinai. Pirmieji sudaro žinduolių nagus, ragus, plunksnas ir epidermį, o pastarųjų gausu roplių ir paukščių snapuose, žvynuose ir plunksnose.

-Elastinas

Elastinas, kitas gyvūninės kilmės baltymas, yra pagrindinis tarpląstelinės matricos komponentas ir vaidina svarbų vaidmenį daugelio stuburinių gyvūnų audinių elastingumui ir atsparumui.

Šie audiniai apima arterijas, plaučius, raiščius ir sausgysles, odą ir elastinę kremzlę.

Elastinas sudaro daugiau kaip 80% tarpląstelinėje matricoje esančių elastinių skaidulų, jį supa mikropluoštai, sudaryti iš įvairių makromolekulių. Iš šių pluoštų sudarytų matricų struktūra skirtinguose audiniuose skiriasi.

Arterijose šios elastinės skaidulos organizuojasi koncentriniais žiedais aplink arterijos liumeną; Plaučiuose elastino pluoštai sudaro ploną tinklą visame organe, susitelkdami tokiose vietose kaip alveolių angos.

Sausgyslėse elastino pluoštai yra orientuoti lygiagrečiai audinių organizacijai ir elastingoje kremzlėje jie išdėstyti trimatėje konfigūracijoje, panašioje į korį.

-Extensines

Augalų ląstelių sieneles daugiausia sudaro celiuliozė, tačiau kai kurie baltymai, susieti su šia struktūra, taip pat turi funkcinę ir struktūrinę reikšmę.

Extensinai yra vienas iš geriausiai žinomų sienelės baltymų ir jiems būdinga pakartotinė pentapetidinė seka Ser- (Hyp) 4. Juose gausu pagrindinių likučių, tokių kaip lizinas, kuris prisideda prie jų sąveikos su kitais ląstelės sienelės komponentais.

Jo funkcija susijusi su sienų grūdinimu ar sutvirtinimu. Kaip ir kituose gyvūnų struktūriniuose baltymuose, augaluose yra skirtingų tipų ekstenzinų, kuriuos ekspresuoja skirtingos ląstelės (ne visos ląstelės gamina ekstenzinus).

Pvz., Sojos pupelėse ekstenzinus gamina sklerenchimos ląstelės, tuo tarpu tabako augaluose įrodyta, kad šoninės šaknys turi du ląstelių sluoksnius, kurie išreiškia šiuos baltymus.

-Lakštas

Ląstelių organelės taip pat turi savo struktūrinius baltymus, atsakingus už jų formos, judrumo ir daugelio kitų jiems būdingų fiziologinių ir metabolinių procesų palaikymą.

Vidinis branduolinės membranos regionas yra susijęs su struktūra, vadinama branduoline plėvele, ir abi turi labai ypatingą baltymų sudėtį. Tarp baltymų, sudarančių branduolinį sluoksnį, yra baltymai, vadinami laminae.

Laminai priklauso V tipo tarpinių gijų grupei ir yra keli tipai, iš kurių geriausiai žinomi A ir B. Šie baltymai gali sąveikauti tarpusavyje arba su kitais vidiniais branduolio elementais, tokiais kaip matriciniai baltymai, chromatinas ir vidinė branduolinė membrana.

Nuorodos

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Histologijos teksto atlasas (2-asis leidimas). Meksikos DF: „McGraw-Hill Interamericana Editores“.
3. Gruenbaumas, Y., Wilsonas, KL, Harelis, A., Goldbergas, M., ir Cohenas, M. (2000). Apžvalga: Branduoliniai lempos - struktūriniai baltymai su pagrindinėmis funkcijomis. Journal of Structural Biology, 129, 313–323.
4. Keller, B. (1993). Ląstelių sienelių baltymai. Augalų fiziologija, 101, 1127-1130.
5. „Mithieux“, BSM ir „Weiss“, AS (2006). Elastinas. Pažanga baltymų chemijoje, 70, 437-461.
6. Sun, T., Shih, C., & Green, H. (1979). Keratino citoskeletas vidaus organų epitelio ląstelėse. Proc. Natl. Acad. Sci., 76 (6), 2813–2817.
7. Wang, B., Yang, W., McKittrick, J., & Meyers, MA (2016). Keratinas: struktūra, mechaninės savybės, buvimas biologiniuose organizmuose ir pastangos bioįkvėpti. Medžiagų mokslo pažanga.