Į pluoštinės baltymų , taip pat žinomas kaip scleroproteins, yra daug baltymų, kurie yra svarbūs konstrukciniai elementai, bet gyvą ląstelę klasė. Kolagenas, elastinas, keratinas ar fibroinas yra šios rūšies baltymų pavyzdžiai.
Jie atlieka labai įvairias ir sudėtingas funkcijas. Svarbiausios yra apsaugos (tokios kaip kiaulės speneliai) arba atramos (tokios, kurios teikia vorams voratinklius, kuriuos jie patys pynia, ir kurie juos palaiko pakabinamus).
Pasikartojanti šilko fibroino, pluoštinio baltymo, struktūra (Šaltinis: „Sponk“ per „Wikimedia Commons“)
Pluoštiniai baltymai yra sudaryti iš visiškai prailgintų polipeptidų grandinių, kurios yra suskirstytos į tam tikrą „atsparų pluoštą“ ar „virvę“, pasižyminčią dideliu atsparumu. Šie baltymai yra mechaniškai labai stiprūs ir netirpūs vandenyje.
Dažniausiai pluoštinių baltymų komponentai yra iš eilės kartojamų aminorūgščių polimerai.
Žmonija bandė atkurti pluoštinių baltymų savybes naudodama įvairius biotechnologinius įrankius, tačiau tokiu tikslumu išsiaiškinti kiekvienos aminorūgšties išdėstymą polipeptido grandinėje nėra lengva užduotis.
Struktūra
Pluoštinių baltymų struktūra yra gana paprasta. Paprastai jie yra sudaryti iš trijų ar keturių aminorūgščių, sujungtų tarpusavyje, kurios yra kartojamos daugybę kartų.
T. y., Jei baltymą sudaro aminorūgštys, tokios kaip lizinas, argininas ir triptofanas, kita aminorūgštis, prisijungianti prie triptofano, vėl bus lizinas, po to seka argininas ir kita triptofano molekulė ir pan.
Yra pluoštinių baltymų, kurių aminorūgščių motyvai yra išdėstyti dviem ar trimis skirtingomis aminorūgštimis, išskyrus pasikartojančius jų sekų motyvus, o kituose baltymuose aminorūgščių seka gali būti labai kintanti, 10 arba 15 skirtingų aminorūgščių.
Daugelio pluoštinių baltymų struktūros buvo apibūdintos rentgeno kristalografijos metodais ir branduolinio magnetinio rezonanso metodais. Dėl šios priežasties buvo detalizuoti pluošto formos baltymai, vamzdiniai, sluoksniuotieji, spiraliniai, „piltuvo“ formos ir kt.
Kiekvienas unikalus pakartotinio modelio polipeptidas sudaro sruogą ir kiekviena gija yra viena iš šimtų vienetų, sudarančių „pluoštinio baltymo“ ultrastruktūrą. Paprastai kiekvienas siūlas yra išdėstytas spiralės atžvilgiu.
funkcijos
Dėl pluoštų, sudarančių pluoštinius baltymus, tinklo pagrindinės jų funkcijos yra tarnavimas kaip struktūrinė medžiaga, skirta palaikyti, atsparti ir apsaugoti įvairių gyvų organizmų audinius.
Apsauginės struktūros, sudarytos iš pluoštinių baltymų, gali apsaugoti gyvybinius stuburinių organus nuo mechaninių sukrėtimų, nepalankių oro sąlygų ar plėšrūnų užpuolimo.
Pluoštinių baltymų specializacijos lygis yra išskirtinis gyvūnų karalystėje. Pvz., Voratinklis yra pagrindinis atraminis audinys, padedantis sukelti vorų gyvenimą. Ši medžiaga pasižymi unikaliu tvirtumu ir lankstumu.
Tiek daug, kad šiais laikais daugelis sintetinių medžiagų bando atkurti voratinklio lankstumą ir atsparumą, net naudodamos transgeninius organizmus sintetinti šią medžiagą naudodamos biotechnologines priemones. Tačiau reikia pažymėti, kad laukta sėkmė dar nepasiekta.
Svarbi pluoštinių baltymų savybė yra tai, kad jie leidžia sujungti skirtingus stuburinių gyvūnų audinius.
Be to, universalios šių baltymų savybės leidžia gyviems organizmams sukurti medžiagas, jungiančias stiprumą ir lankstumą. Daugeliu atvejų būtent tai ir sudaro pagrindinius stuburinių raumenų judėjimo komponentus.
Pluoštinių baltymų pavyzdys
Kolagenas
Tai yra gyvūninės kilmės baltymai ir turbūt vienas gausiausių stuburinių gyvūnų kūne, nes jie sudaro didžiąją dalį jungiamojo audinio. Kolagenas išsiskiria stipriomis, plečiamomis, netirpstančiomis ir chemiškai inertiškomis savybėmis.
Kolageno, gyvūninės kilmės pluoštinio baltymo, molekulinė struktūra (Šaltinis: Nevit Dilmen per „Wikimedia Commons“)
Jį daugiausia sudaro oda, ragenos, tarpslanksteliniai diskai, sausgyslės ir kraujagyslės. Kolageno skaidulą sudaro lygiagreti triguba spiralė, kuri yra beveik trečdalis tik aminorūgšties glicino.
Šis baltymas sudaro struktūras, žinomas kaip „kolageno mikrofibrilės“, kurias sudaro kelių kolageno trigubų spiralių jungtis kartu.
Elastinas
Kaip ir kolagenas, elastinas yra baltymas, kuris yra jungiamojo audinio dalis. Tačiau skirtingai nuo pirmojo, jis suteikia audiniams elastingumo, o ne atsparumą.
Elastino pluoštai yra sudaryti iš aminorūgščių valino, prolino ir glicino. Šios aminorūgštys yra labai hidrofobinės ir nustatyta, kad šio pluoštinio baltymo elastingumą lemia elektrostatinė sąveika jo struktūroje.
Elastino gausu audiniuose, kuriems intensyviai taikomi pratęsimo ir atsipalaidavimo ciklai. Stuburiniuose gyvūnuose jis randamas arterijose, raiščiuose, plaučiuose ir odoje.
Keratinas
Keratinas yra baltymas, daugiausia randamas stuburinių gyvūnų ektoderminiame sluoksnyje. Šis baltymas sudaro svarbias struktūras, tokias kaip plaukai, nagai, erškėčiai, plunksnos, ragai.
Keratiną gali sudaryti α-keratinas arba β-keratinas. Α-keratinas yra daug standesnis nei β-keratinas. Taip yra todėl, kad α-keratiną sudaro α-spiralės, kuriose gausu cisteino aminorūgšties, turinčios galimybę sudaryti disulfidinius tiltelius su kitomis vienodomis aminorūgštimis.
Kita vertus, β-keratino sudėtyje yra didesnė poliarinių ir apoliarinių aminorūgščių dalis, kurios gali sudaryti vandenilio ryšius ir yra išdėstytos sulankstytuose β lapuose. Tai reiškia, kad jo struktūra yra mažiau atspari.
Fibroinas
Tai yra baltymas, kuris sudaro voratinklį ir šilkaverpių gaminamus siūlus. Šie siūlai daugiausia sudaryti iš aminorūgščių glicino, serino ir alanino.
Šių baltymų struktūros yra β-lakštai, išdėstyti antiparaleliai siūlelio orientacijai. Ši savybė suteikia jai atsparumą, lankstumą ir mažą sugebėjimą ištempti.
Fibroinas blogai tirpsta vandenyje ir yra labai lankstus dėl didelio standumo, kurį aminorūgščių sąjunga suteikia jo pirminėje struktūroje, ir prie Vander Waals tiltų, kurie yra sudaryti tarp antrinių aminorūgščių grupių.
Nuorodos
- Bailey, K. (1948). Pluoštiniai baltymai kaip biologinių sistemų komponentai. Didžiosios Britanijos medicinos biuletenis, 5 (4-5), 338-341.
- Huggins, ML (1943). Pluoštinių baltymų struktūra. „Chemical Reviews“, 32 (2), 195–218.
- Kaplanas, D. L. (1998). Pluoštiniai baltymai-šilkas kaip pavyzdinė sistema. Polimerų skilimas ir stabilumas, 59 (1–3), 25–32.
- Parry, DA ir „Creamer“, LK (1979). Pluoštiniai baltymai, moksliniai, pramoniniai ir medicininiai aspektai. Tarptautinėje pluoštinių baltymų konferencijoje (Massey University). Akademinė spauda.
- Parry, DA ir „Squire“, JM (2005). Pluoštiniai baltymai: atskleisti nauji struktūriniai ir funkciniai aspektai. Straipsnyje „Pažanga baltymų chemijoje“ (70 tomas, p. 1–10). Akademinė spauda.
- Schmittas, FO (1968). Pluoštiniai baltymai - neuronų organelės. Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 60 (4), 1092.
- Wang, X., Kim, HJ, Wong, C., Vepari, C., Matsumoto, A., ir Kaplan, D. L. (2006). Pluoštiniai baltymai ir audinių inžinerija. Medžiagos šiandien, 9 (12), 44-53.