Beljakovine

Kaj se boste v tem poglavju naučili?

Spoznali boste:

- da je vzrok za raznolikost živih bitij raznolikost beljakovin, ki gradijo naše telo,

- zgradbo in delitev beljakovin.
Uvod
Osnovni gradniki beljakovin so aminokisline. Če se med seboj poveže več molekul aminokislin, nastane polipeptid. Beljakovine so polipeptidi. Imenujemo jih tudi makromolekule. Prisotne so v vseh celicah, kjer opravljajo različne funkcije. Vsi življenjski procesi so odvisni od njih.

Beljakovinam pravimo tudi proteini. Ime protein je za biološko pomembne molekule vpeljal švedski kemik Jöns Jakob Berzelius. Beseda protein izvira iz grške besede proteios, kar pomeni prvi, najpomembnejši. |
| Jöns Jakob Berzelius, Wikipedija

V naravi najdemo na tisoče različnih beljakovin. Zakaj?

Koliko različnih dipeptidov lahko dobimo, če imamo kot izhodni aminokislini glicin in alanin?

Ime | glicin | alanin
Oznaka* | Gly | Ala
Model |  |

* Tričrkovna oznaka predstavlja aminokislinsko enoto (npr. Gly = glicin, Ala = alanin).

Oglejmo si kombinacijo dveh molekul glicina

Če se povežeta dve molekuli glicina, dobimo dipeptid Glicil-glicin (okrajšava Gly-Gly).

Oglejte si model molekule. S desnim gumbom miške lahko izbirate različne načine predstavitve.

Oglejmo si še ostale možne kombinacije

Nastanek dipeptida Ala-Ala (alanil-alanin) | Nastanek dipeptida Ala-Gly (alanil-glicin) | Nastanek dipeptida Gly-Ala (glicil-alanin)

Preverimo razumevanje

Dopolnite spodnjo tabelo z imeni in okrajšavami za nastale dipeptide. Pomagajte si z zgornjimi animacijami.

Vpišite: Ala-Ala ali Ala-Gly ali Gly-Ala

Model |  |  |
Ime | JXUwMDE5JXUwMDJkJXUwMDBkJXUwMDBmJXUwMDA3JXUwMDA1JXUwMDQxJXUwMDRjJXUwMDBkJXUw MDBkJXUwMDBmJXUwMDA3JXUwMDA3 | JXUwMDE5JXUwMDJkJXUwMDBkJXUwMDBmJXUwMDA3JXUwMDA1JXUwMDQxJXUwMDRhJXUwMDBiJXUw MDA1JXUwMDBhJXUwMDBhJXUwMDA3 | JXUwMDFmJXUwMDJiJXUwMDA1JXUwMDBhJXUwMDBhJXUwMDA1JXUwMDQxJXUwMDRjJXUwMDBkJXUw MDBkJXUwMDBmJXUwMDA3JXUwMDA3
Okrajšava | JXUwMDE5JXUwMDJkJXUwMDBkJXUwMDRjJXUwMDZjJXUwMDJkJXUwMDBk | JXUwMDE5JXUwMDJkJXUwMDBkJXUwMDRjJXUwMDZhJXUwMDJiJXUwMDE1 | JXUwMDFmJXUwMDJiJXUwMDE1JXUwMDU0JXUwMDZjJXUwMDJkJXUwMDBk

Iz dveh aminokislin lahko dobimo torej JXUwMTM5JXUwMTE1JXUwMDFkJXUwMDFiJXUwMDFi različne dipeptidne molekule.
Če vemo, da imajo majhne proteinske molekule približno 50 aminokislinskih enot, velike pa več sto do več tisoč, lahko razumemo, zakaj lahko v naravi najdemo na tisoče različnih beljakovin.

Značilnosti zgradbe beljakovin - struktura beljakovin

Beljakovine se med seboj razlikujejo v številu, vrsti in zaporedju vezanih aminokislin. Vrstni red povezovanja aminokislin oziroma zaporedje aminokislin v delu molekule beljakovine določa primarno zgradbo beljakovin. Spodnja shema predstavlja primarno strukturo beljakovine - del verige molekule človeškega inzulina.

Funkcija beljakovinske makromolekule pa ni odvisna le od števila in vrstnega reda aminokislin v njej, temveč tudi od prostorske oblike beljakovinske molekule. Verige kovalentno vezanih aminokislin se dalje organizirajo tako, da oblikujejo določene ponavljajoče se vzorce, ki predstavljajo sekundarno zgradbo beljakovin.

Beljakovinske makromolekule se lahko uredijo spiralno, v obliko vijačnice.

trak kroglični

Lahko pa se upognejo in razpotegnejo v upognjeno ravnino.

trak kroglični
Več znanja

Linus Carl Pauling je s sodelavci leta 1951 predstavil prve elemente sekundarne strukture, alfa-vijačnico in beta-strukturo.

Linus Carl Pauling je ob Marie Skłodowski - Curie edini, ki je dobil dve Nobelovi nagradi z različnih področij. V letu 1954 je prejel Nobelovo nagrado za kemijo za dosežke na področju raziskave kemijskih vezi, v letu 1962 pa je prejel Nobelovo nagrado za mir za svoje nasprotovanje nadzemskim jedrskim preskušanjem. Hkrati je edini v zgodovini Nobelove nagrade, ki je dobil dve celotni Nobelovi nagradi (ne da bi si ju delil z drugimi nagrajenci). | Linus Carl Pauling

Delitev beljakovin

Enostavne beljakovine so sestavljene le iz aminokislinskih enot. Sem uvrščamo albumine, globuline, prolamine, histone, skleroproteine. Slika desno predstavlja molekulo serumskega albumina v človeški krvni plazmi. | Serumski albumin v krvni plazmi, Wikipedija

Struktura hemoglobina, Wikipedija | Sestavljene beljakovine oziroma proteidi nastajajo v organizmu z biosintezo. V molekuli imajo beljakovinski in nebeljakovinski del. Pomembnejši proteidi so: - nukleoproteidi (nebeljakovinski del je nukleinska kislina). So sestavni del celičnih jeder in celične plazme v rastlinskih in živalskih celicah, v kromosomih so tudi nosilci dednih informacij; - fosfoproteidi (nebeljakovinski del je fosforjeva kislina). Med najpomembnejše sodita kazein v mleku in vitelin v jajčnem rumenjaku; - glikoproteidi (nebeljakovinski del je ogljikov hidrat). So pomembne sestavine vezivnih in opornih tkiv, npr. hrustanca in različnih izločkov, npr. slina, sluz. Omeniti velja tudi heparin, ki preprečuje strjevanje krvi; - kromoproteidi (nebeljakovinski del je barvilo). Sem sodijo npr. hemoglobin, rdeče krvno barvilo in mioglobin, rdeče mišično barvilo; oba vsebujeta kot nebeljakovinski del barvilo hem.

Glede na obliko molekul jih v grobem lahko razdelimo na dve veliki skupini: - nitaste (fibrilarne) in - kroglaste (globularne). Nitaste beljakovine najdemo npr. v celicah kože, dlakah, nohtih (keratin), kitah (elastin) kot medcelični vezivni material (kolagen). Predstavljajo vezivni in strukturni material predvsem živalskih celic in tkiv. Kroglaste beljakovine so večinoma topne v vodi in se nahajajo v telesnih in celičnih tekočinah (npr. encimi, hormoni, transportni in obrambni proteini). | Model kroglaste beljakovine - struktura encima TIM, Wikipedija | Model nitaste beljakovine - struktura kolagena, Wikipedija

Preverimo znanje
Katera od spodaj navedenih snovi ne vsebuje beljakovin?

| lasje
| hemoglobin
| sladkor
| mleko
| jajca

V laseh se nahaja protein keratin, ki ga uvrščamo med skleroproteine.
Hemoglobin sodi med sestavljene beljakovine - kromoproteide.
Pravilno
V mleku se nahaja enostavna beljakovina laktoalbumin.
V jajcih se nahaja enostavna beljakovina ovoalbumin.
Preverimo znanje

Kako imenujemo vez, ki povezuje dve aminokislinski enoti?

JXUwMDI4JXUwMDE1JXUwMDE1JXUwMDA0JXUwMDFkJXUwMDBkJXUwMDBhJXUwMDBm vez

Preverimo znanje

Dopolnite spodnjo tabelo. Posameznim peptidom pripišite ustrezno nebeljakovinsko skupino.

nukleoproteidi | JXUwMDM2JXUwMDFiJXUwMDFlJXUwMDA3JXUwMDA5JXUwMDBjJXUwMDA3JXUwMDFkJXUwMDE4JXUw MDBh kislina
fosfoproteidi | JXUwMDNlJXUwMDA5JXUwMDFjJXUwMDE1JXUwMDA5JXUwMDFkJXUwMDE4JXUwMDBmJXUwMDEzJXUw MDE3 kislina
glikoproteidi | JXUwMDM3JXUwMDA4JXUwMDBiJXUwMDA2JXUwMDAzJXUwMDAyJXUwMDA0JXUwMDE5 JXUwMDMwJXUwMDAxJXUwMDBkJXUwMDE2JXUwMDEzJXUwMDE1
kromoproteidi | JXUwMDNhJXUwMDAzJXUwMDEzJXUwMDA0JXUwMDFmJXUwMDA1JXUwMDAz

Preverimo znanje
Primarno zgradbo beljakovin določa:

| zaporedje aminokislin v delu molekule beljakovine
| število aminokislin v molekuli beljakovine
| prostorska oblika beljakovinske molekule
| dolžina makromolekule

Pravilno
Napačno
Prostorska oblika beljakovinske molekule določa sekundarno zgradbo beljakovin.
Napačno
Preverimo znanje
Dopolnite spodnje besedilo.

JXUwMDAyJXUwMDNiJXUwMDExJXUwMDFmJXUwMDFkJXUwMDE3JXUwMDAxJXUwMDBlJXUwMDBm aminokislin v delu molekule beljakovine določa primarno zgradbo beljakovin. Posamezne verige aminokislin se organizirajo v ponavljajoče se vzorce, ki predstavljajo JXUwMDJiJXUwMDE2JXUwMDBlJXUwMDFlJXUwMDFiJXUwMDBhJXUwMDA1JXUwMDEzJXUwMDFjJXUw MDAx zgradbo beljakovin.

Glede na zgradbo delimo beljakovine na enostavne beljakovine ali JXUwMDI4JXUwMDAyJXUwMDFkJXUwMDFiJXUwMDExJXUwMDBjJXUwMDA3JXUwMDBi , ki so sestavljene le iz aminokislin in na sestavljene beljakovine ali JXUwMDI4JXUwMDAyJXUwMDFkJXUwMDFiJXUwMDExJXUwMDBjJXUwMDBkJXUwMDAx .

Glede na obliko molekul jih v grobem lahko razdelimo na dve veliki skupini: JXUwMDM2JXUwMDA3JXUwMDFkJXUwMDE1JXUwMDEyJXUwMDA3JXUwMDEx beljakovine najdemo npr. v celicah kože, dlakah, nohtih (keratin), kitah (elastin) kot medcelični vezivni material (kolagen). Predstavljajo vezivni in strukturni material predvsem živalskih celic in tkiv. JXUwMDEzJXUwMDM5JXUwMDFkJXUwMDA4JXUwMDBiJXUwMDBkJXUwMDEyJXUwMDA3JXUwMDEx beljakovine so večinoma topne v vodi in se nahajajo v telesnih in celičnih tekočinah (npr. encimi, hormoni, transportni in obrambni proteini).