Globulaarsed valgud: definitsioon, omadused, funktsioonid ja näited

Avasta globulaarsed valgud: definitsioon, omadused, funktsioonid ja näited — kuidas ensüümid, hormoonid ja transportvalgud ainevahetust ja signaale juhivad.

Globulaarsed valgud on tavaline valgu tüüp.

Need on üks kolmest valgu tüübist. Teised on kiud- ja membraanvalgud.

Nende struktuur on valkude voldimise tulemus. Nad koosnevad kompaktseks kerakujuliseks volditud polüpeptiidahelatest.

Nad on vees lahustuvad molekulide välisküljelt väljaulatuvate hüdrofiilsete ("vett armastavate") külgahelate tõttu. Neil on oluline roll ainevahetusreaktsioonides.

Erinevalt valkudest, millel on ainult struktuuriline funktsioon, võivad globulaarsed valgud toimida:

• Ensüümid katalüüsivad organismis toimuvaid orgaanilisi reaktsioone, mis toimuvad kergetes tingimustes ja suure spetsiifilisusega. Seda rolli täidavad erinevad esteraasid.
• Sõnumitoojad, edastades sõnumeid bioloogiliste protsesside reguleerimiseks. Seda funktsiooni täidavad hormoonid, nt insuliin jne.
• Muude molekulide transporterid läbi membraanide
• Aminohapete varud.
• Teiste molekulide reguleerimine toimub samuti pigem globulaarsete kui kiuliste valkude abil.
• Struktuurivalgud, nt aktiin ja tubuliin, mis on kerakujulised ja monomeeridena lahustuvad, kuid polümeriseeruvad pikkade, jäikade kiudude moodustamiseks.

Globulaarsete valkude hulka kuuluvad müoglobiin ja hemoglobiin.

Mis on globulaarsed valgud — täpsem definitsioon

Globulaarsed valgud on enamasti kompaktse, enam-vähem sfäärilise ruumilise kujuga valgumolekulid, mille volditud kolmemõõtmeline struktuur (sekundaarsed, tertsiaarsed ja sageli ka kvartaarstruktuurid) annab neile spetsiifilised keemilised ja füüsikalised omadused. Voldimine toetub hüdrofoobsete külgahelate kokkusarrenemisele valgu sisemusse, samas kui hüdrofiilsed ahelad jäävad pinna suunas, mis selgitab nende vees lahustuvust.

Omadused ja struktuur

• Volditud struktuurid: globulaarsed valgud sisaldavad α-heelikseid, β-laminaate ja juhtelemente, mis moodustavad kindlaid domeene ja aktiivsaid keskusi.
• Stabiilsuse mehhanismid: stabiliseerivad kovalentsed sidemed (nt disulfiidsillad) ja mittekovalentsed interaktsioonid (hüdrofoobsed tõmbejõud, vesiniksidemed, ioonilised sidemed ja van der Waalsi jõud).
• Lahustuvus ja tundlikkus: enamik on vees lahustuvad, kuid nende lahustuvus sõltub pH-st, ioonilisest tugevusest ja temperatuurist — ebasoodsates tingimustes vallandub denaturatsioon ja funktsiooni kadumine.
• Dünaamilisus: mitmed globulaarsed valgud on dünaamilised ja läbivad konformatsioonilisi muutusi seoses ligandiga sidumise, katalüüsi või regulaatori mõjuga.
• Mitmetasandiline organiseeritus: paljudel on mitu domeeni või alamühikut ning nad võivad moodustada kovalentseid või mitte-kovalentseid kompleksstruktuure (kvartaarstruktuur).

Funktsioonid organismis

Globulaarsed valgud osalevad peaaegu kõigis rakkude ja organismide biokeemilistes protsessides. Olulisemad funktsioonirühmad:

• Ensüümid: katalüüsivad metaboolseid reaktsioone (näiteks esterased, proteaasid, kinazaadid). Need vähendavad aktiveerimisenergiat ja tagavad reaktsioonide spetsiifilisuse ning regulatsiooni.
• Sõnumitoojad (hormoonid): valgulised hormoonid nagu insuliin reguleerivad ainevahetust, kasvuprotsesse ja homöostaasi.
• Transport ja reserv: transportvalkudena kannavad globulaarsed valgud aineid organismis (näiteks hemoglobiin ja müoglobiin hapnikku; albumiin kannab rasvhappeid ja hüdrofoobseid molekule). Mõned globulaarsed valgud toimivad ka aminohapete või toitainete reservina (nt munavalgu ovalbumiin lindudel).
• Regulatsioon ja signaalülekanne: transkriptsioonifaktorid, retseptorid ja paljud ensüümid on globulaarsed valgud, mis reguleerivad geenide avaldumist ja raku reaktsioone.
• Immunsüsteem: antikehad (immunoglobuliinid) on globulaarsed valgud, mis tunnevad ära ja siduvad spetsiifilisi antigeene.
• Struktuur ja polümerisatsioon: mõned struktuurivalgud, näiteks aktiin ja tubuliin, eksisteerivad monomeeridena lahustuvatena, kuid polümeriseeruvad vajalike struktuuride (filamentide) moodustamiseks.

Näited ja rakenduslik tähendus

Lisaks mainitud müoglobiinile ja hemoglobiinile on tuntud globulaarsete valkude hulgas näiteks lysoüm, chinimüotrüpsiin (chymotrypsin), albumiin, immunoglobuliinid ja paljud ensüümid ning signaalmolekulid. Globulaarsed valgud on biomeditsiini ja biotehnoloogias olulised: neid uuritakse ravimite sihtmärkidena, kasutatakse diagnostikas ja toodetakse rekombinantselt terapeutiliste valkudena (nt insuliin, monoklonaalsed antikehad).

Uurimismeetodid

Kolmemõõtmelise struktuuri määramiseks kasutatakse peamiselt röntgenkristallograafiat, tuuma magnetresonantsi (NMR) ja krüo-elektronmikroskoopiat (cryo-EM). Funktsionaalseid ja kineetilisi omadusi saab uurida spektroskoopiliste meetodite, enzimaatiliste testi ja ligandisidumise analüüside abil.

Kokkuvõte

Globulaarsed valgud on mitmekülgne ja funktsionaalne valgurühm, mille kompaktne volditud struktuur võimaldab neil osaleda katalüüsis, signaaliedastuses, transportimises, regulatsioonis ja immuunvastuses. Nende tundmine on oluline nii põhiteaduses kui ka meditsiinilistes rakendustes.

Küsimused ja vastused

Küsimus: Mis on kobaravalk?

K: Kuidas moodustub globulaarse valgu struktuur?

K: Miks on globulaarsed valgud vees lahustuvad?

K: Millist rolli mängivad globulaarsed valgud ainevahetusreaktsioonides?

K: Mille poolest erinevad globulaarsed valgud kiudvalkudest?

K: Millised on mõned näited globulaarsetest valkudest?

K: Milline on hormoonide funktsioon bioloogilistes protsessides?

Otsing