Rutuliniai baltymai (globuliniai): apibrėžimas, struktūra ir funkcijos

Sužinokite apie rutulinius (globulinius) baltymus: jų struktūrą, vaidmenis fermentuose, hormonuose, pernešime ir sveikatos reikšmę — aiškiai ir suprantamai.

Rutuliniai baltymai yra įprastas baltymų tipas.

Tai vienas iš trijų baltymų tipų. Kiti yra skaiduliniai ir membraniniai baltymai.

Jų struktūra yra baltymų lankstymo rezultatas. Jie sudaryti iš polipeptidinių grandinių, sulankstytų į kompaktišką rutulio formą.

Struktūra ir savybės

Rutuliniai (globuliniai) baltymai pasižymi aiškiai išreikšta trečine (tertiaire) — o kartais ir ketvirtine (quaternarie) — struktūra. Tokia struktūra susidaro, kai polipeptidinės grandinės susilanksto taip, kad jų hidrofobinės (vandens nepritampančios) aminorūgščių grandinės slepiasi molekulės viduje, o hidrofilinės (vandens mėgstančios) grupės lieka ant paviršiaus. Dėl to rutuliniai baltymai dažnai yra tirpūs vandenyje ir lengvai juda ląstelės skystyje arba kraujyje.

Lankstymą reguliuoja vidinės jėgos (vandens tilteliai, joninės sąveikos, Van der Waals jėgos, disulfidinės jungtys), o baltymų lenkimą dažnai padeda specialūs chaperoninai. Rutulinių baltymų funkcija dažnai priklauso nuo tikslios jų trimatės formos — struktūros pakitimas (denatūravimas) dėl temperatūros, pH ar cheminių medžiagų paprastai praranda jų aktyvumą.

Funkcijos

Rutuliniai baltymai atlieka daugybę biologinių vaidmenų — jie nėra ribojami vien į mechaninę parama, kaip skaiduliniai baltymai. Žemiau pateikiamas pagrindinių funkcijų aprašymas, o po to yra originali trumpa funkcijų suvestinė:

• Enzimai: dauguma fermentų yra rutulinės formos — jie turi specifines aktyvumo vietas (požymio vietas), kuriose substratai prisijungia ir vyksta katalizė. Fermentai leidžia organizmui vykdyti chemines reakcijas greitai ir efektyviai esant švelnioms (fiziologinėms) sąlygoms.
• Pernašos ir transportas: rutuliniai baltymai perneša mažas molekules kraujyje arba ląstelės viduje — pavyzdžiui, hemoglobinas perneša deguonį, o albuminas transportuoja riebalų rūgštis ir kai kuriuos vaistus.
• Signalizacija: daug hormonų ir kitų signalinių molekulių yra rutuliniai baltymai (pvz., insulinas). Jie perduoda informaciją tarp ląstelių ir reguliuoja metabolinius procesus.
• Imuninė apsauga: antikūnai (imunoglobulinai) yra rutuliniai baltymai, kurie atpažįsta ir neutralizuoja antigenus — virusus, bakterijas ar toksinus.
• Reguliavimas: daugelis reguliacinių baltymų, įskaitant transkripcijos faktorius ir kitas sąveikaujančias molekules, yra rutulinės prigimties ir keičia savo aktyvumą prisijungdami prie kitų ligando ar baltymų.
• Aminorūgščių atsargos: kai kurie rutuliniai baltymai veikia kaip laikinos aminorūgščių atsargos ar pernašos — jų pavojus gali būti mobilizuotas esant poreikiui.
• Buferinė ir osmoreguliacinė funkcija: kai kurie rutuliniai baltymai padeda palaikyti rūgščių ir šarmų pusiausvyrą bei osmotinį slėgį skysčiuose.
• „Motorinės“ ir dinaminių procesų dalyvės: tam tikri rutuliniai baltymai (pvz., aktino ir tubulino monomerai) yra rutuliniai, kol jie yra monomerai, bet polimerizuodami sudaro ilgas struktūras, svarbias judėjimui ir intraceluliniam transportui.

Originalus funkcijų sąrašas:

• Fermentai katalizuoja organizme vykstančias organines reakcijas švelniomis sąlygomis ir labai specifiškai. Šį vaidmenį atlieka įvairios esterazės.
• Pasiuntiniai, perduodami pranešimus, kuriais reguliuojami biologiniai procesai. Šią funkciją atlieka hormonai, t. y. insulinas ir kt.
• Kitų molekulių pernešėjai per membranas
• Aminorūgščių atsargos.
• Kitų molekulių reguliavimą taip pat atlieka rutuliniai, o ne skaiduliniai baltymai.
• Struktūriniai baltymai, pvz., aktinas ir tubulinas, kurie yra rutuliški ir tirpūs kaip monomerai, tačiau polimerizuojasi ir sudaro ilgas, standžias skaidulas.

Pavyzdžiai ir klinikinė reikšmė

Tipiniai rutulinių baltymų pavyzdžiai — mioglobinas ir hemoglobinas. Mioglobinas yra vienas baltymas, saugantis ir išleidžiantis deguonį raumenyse; hemoglobinas yra ketvirtinė struktūra (tetrameras), esantis raudonuosiuose kraujo kūneliuose, ir pasižymi kooperaciniu deguonies prisijungimu (vieno subvieneto prisijungimas palengvina kitų prisijungimą).

Mutacijos rutuliniuose baltymuose gali sukelti ligas — gerai žinomas pavyzdys yra pjautuvinė anemija, susijusi su hemoglobino struktūros pakitimu. Kiti klinikiniai aspektai: serume nustatomas albuminų ir globulinų santykis, o imunoglobulinų kiekis yra svarbus imuninei būklei vertinti.

Skirtumai nuo skaidulinių ir membraninių baltymų

Skirtingai nuo ilgų, stabiliai susuktų skaidulinių baltymų (pvz., kolageno), rutuliniai baltymai yra kompaktiški ir dažnai funkcionaliai dinaminių sąveikų dalyviai. Membraniniai baltymai paprastai turi hidrofobines transmembranines zonas ir formuoja kanalus arba receptorius plazminėse membranose — jie elgiasi kitaip nei vandenyje tirpūs globuliniai baltymai.

Stabilumas, denatūracija ir atgaivinimas

Rutuliniai baltymai gali prarasti struktūrą veikiami aukštos temperatūros, ekstremalaus pH ar denatūruojančių tirpiklių. Kartais jų funkcija gali būti atstatyta, jei palankios sąlygos grįžta (tai priklauso nuo baltymo ir denatūravimo pobūdžio). Ląstelėse egzistuoja mechanizmai, kurie arba taiso negaliaujančius baltymus, arba juos šaliną, kad būtų išvengta toksiškų agregatų susidarymo.

Apibendrinant, rutuliniai (globuliniai) baltymai yra universalūs ir dinamiški molekuliniai įrankiai, kurie atlieka itin įvairias gyvybines funkcijas — nuo katalizės iki signalizacijos, transporto ir imuninės apsaugos. Jų gebėjimas formuoti specifines trimačias vietas daro juos pagrindiniais biologinių procesų vykdytojais.

Globuliniai baltymai yra mioglobinas ir hemoglobinas.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra rutulinis baltymas?

K: Kaip susidaro rutulinio baltymo struktūra?

K: Kodėl rutuliniai baltymai tirpsta vandenyje?

K: Kokį vaidmenį globuliniai baltymai atlieka medžiagų apykaitos reakcijose?

K: Kuo rutuliniai baltymai skiriasi nuo skaidulinių baltymų?

K: Kokie yra keli rutulinių baltymų pavyzdžiai?

K: Kokią funkciją biologiniuose procesuose atlieka hormonai?

Paieška pagal raidę