Štrukturálny proteín

Štrukturálne proteíny slúžia predovšetkým ako prísady v ťahu v bunkách a tkanivách. Zvyčajne nemajú enzymatickú funkciu, takže za normálnych okolností nenarušujú metabolické procesy. Štrukturálne proteíny zvyčajne tvoria dlhé vlákna a poskytujú z. B. väzy, šľachy a kosti, ich sila a pohyblivosť, ich pohyblivosť. Niekoľko rôznych typov štruktúrnych proteínov tvorí asi 30% všetkých proteínov vyskytujúcich sa u ľudí.

Čo je štrukturálny proteín?

Bielkoviny, ktoré hlavne dodávajú tkanivu štruktúru a odolnosť proti roztrhnutiu, sú zhrnuté pod pojmom štruktúrne proteíny. Štrukturálne proteíny sa vyznačujú tým, že sa zvyčajne nezúčastňujú na enzymaticko-katalytických metabolických procesoch.

Skleroproteíny, ktoré sa počítajú medzi štrukturálne proteíny, zvyčajne tvoria molekuly s dlhým reťazcom vo forme naviazaných aminokyselín, z ktorých každá je vzájomne spojená peptidovými väzbami. Štrukturálne proteíny majú často opakujúce sa aminokyselinové sekvencie, ktoré umožňujú molekulám špeciálne sekundárne a terciárne štruktúry, ako sú dvojité alebo trojité helixy, čo vedie k určitej mechanickej pevnosti. Dôležité a známe štrukturálne proteíny sú z. B. Keratín, kolagén a elastín. Keratín je jedným zo štrukturálnych proteínov tvoriacich vlákninu, ktoré dávajú štruktúru pokožke (epiderme), ako aj vlasom a nechtom.

S viac ako 24% všetkých proteínov vyskytujúcich sa v ľudskom tele, kolagény tvoria najväčšiu skupinu štrukturálnych proteínov. Na kolagénoch je pozoruhodné, že každá tretia aminokyselina je glycín a akumuluje sa sekvencia glycín-prolín-hydroxyprolín. Kolagény odolné voči roztrhnutiu sú najdôležitejšími zložkami kostí, zubov, väzov a šliach (spojivové tkanivo). Na rozdiel od kolagénov, ktoré sa ťažko dajú natiahnuť, elastín dáva určitým tkanivám schopnosť sa napnúť. Elastín je preto dôležitou súčasťou pľúc, stien krvných ciev a kože.

Funkcia, účinok a úlohy

Pod pojmom štruktúrny proteín sú zahrnuté rôzne triedy proteínov. Všetky štruktúrne proteíny majú spoločné to, že ich hlavnou funkciou je poskytnúť štruktúru a silu tkanivu, v ktorom sa nachádzajú. Vyžaduje sa široká škála potrebných štrukturálnych vlastností. Kolagény, ktoré tvoria štruktúrny proteín v väzoch a šliach, sú okrem iného extrémne odolné voči roztrhnutiu, pretože väzy a šľachy sú vystavené vysokému namáhaniu, pokiaľ ide o odolnosť proti roztrhnutiu.

Ako súčasť kostí a zubov musia byť kolagény tiež schopné vytvárať štruktúry odolné proti rozbitiu. Okrem odolnosti proti roztrhnutiu vyžadujú iné telesné tkanivá špeciálnu elasticitu, aby sa dokázali prispôsobiť príslušným podmienkam. Túto úlohu plnia štrukturálne proteíny, ktoré patria do skupiny elastínov. Môžu byť roztiahnuté a v obmedzenej miere porovnateľné s elastickými vláknami v tkanine. Elastíny umožňujú rýchle nastavenie objemu v krvných cievach, pľúcach a rôznych kožách a membránach, ktoré obklopujú orgány a musia sa vyrovnať so zmenou veľkosti orgánov. Aj v ľudskej pokožke sa kolagény a elastíny navzájom dopĺňajú, aby sa zaistila pevnosť a schopnosť pohybovať pokožkou.

Zatiaľ čo kolagény v väzoch a šliach garantujú v určitom smere pevnosť v ťahu v určitom smere, keratíny, ktoré sú súčasťou nechtov a nechtov na nohách, musia zaistiť plochú (dvojrozmernú) pevnosť. Ďalšiu triedu štrukturálnych proteínov tvoria takzvané motorické proteíny, ktoré sú hlavnou zložkou svalových buniek. Myozín a ďalšie motorické proteíny majú schopnosť sťahovať sa v reakcii na určitý nervový stimul, čo spôsobuje, že sval sa pri používaní energie dočasne skracuje.

Vzdelávanie, výskyt a vlastnosti

Štrukturálne proteíny sú podobne ako iné proteíny syntetizované v bunkách. Predpokladom je, že je zaručená dodávka zodpovedajúcich aminokyselín. Najprv je niekoľko aminokyselín spojených za vzniku peptidov a polypeptidov. Tieto časti proteínu sa spoja na hrubom endoplazmatickom retikule, aby sa vytvorili väčšie časti a potom sa vytvorila úplná molekula proteínu.

Štrukturálne proteíny, ktoré musia plniť funkcie mimo buniek v extracelulárnej matrici, sú značené a transportované do extracelulárneho priestoru exocytózou pomocou sekrečných vezikúl. Požadované vlastnosti štruktúrnych proteínov pokrývajú široké spektrum medzi pevnosťou v ťahu a elasticitou. Štrukturálne proteíny sa bežne vyskytujú iba ako súčasť tkanív, takže ich koncentráciu nie je možné ľahko merať priamo. Preto nie je možné poskytnúť optimálnu koncentráciu.

Choroby a poruchy

Komplexné úlohy, ktoré musia rôzne štrukturálne proteíny prevziať, vedú k očakávaniu, že sa môžu vyskytnúť poruchy, ktoré vedú k poruchám a symptómom. Môže to tiež viesť k poruchám v syntéznom reťazci, pretože na syntézu je potrebné veľké množstvo enzýmov a vitamínov.

Najvýraznejšie poruchy nastávajú, keď zodpovedajúce proteíny nemôžu byť syntetizované kvôli nedostatočnej ponuke aminokyselín. Väčšinu požadovaných aminokyselín môže syntetizovať samotné telo, ale nie esenciálne aminokyseliny, ktoré sa musia prijímať zvonku vo forme potravy alebo doplnkov výživy. Aj pri primeranom prísunu esenciálnych aminokyselín môže byť absorpcia v tenkom čreve narušená v dôsledku chorôb alebo v dôsledku požitých toxínov alebo ako vedľajší účinok niektorých liekov a môže spôsobiť nedostatok. Známym, hoci zriedkavým ochorením, je v tomto kontexte Duchennova svalová dystrofia.

Táto choroba je spôsobená genetickým defektom na chromozóme X, takže sú postihnutí iba muži. Genetická porucha znamená, že štruktúrny proteín dystrofín, ktorý je zodpovedný za ukotvenie svalových vlákien kostrových svalov, sa nedá syntetizovať. To vedie k svalovej dystrofii so závažným priebehom. Ďalšie - tiež zriedkavé - dedičné ochorenie vedie k mitochondriopatii. Mitochondrie môže spôsobiť niekoľko známych genetických defektov v DNA a mitochondriálnej DNA. Zmenené zloženie určitých mitochondriálnych štrukturálnych proteínov vedie k zníženému prísunu energie pre celý organizmus.