تقسیم بندی پروتئینها از لحاظ ساختمان آنها
مفاهیم کلی
پروتئینها از مولکولهای اساسی سلولها هستند که بیش از نیمی از وزن خشک آنها را میسازند. در ساختار همه اندامکها و اجزای فعال سلولها یافت میشوند و در ساخت و کار آنها نقش بنیادی دارند. بخش مهمی از ساختار غشای سلول و اندامک، اسکلت سلولی، اتصالهای سلولی از پروتئینهای ساختاری (ساختمانی) متنوعی تشکیل شده است. پروتئینهای آنزیمی ابزار کار سلولند و در انجام واکنشهای بیوشیمیایی سلولها به عنوان کاتالیزور ضرورت دارند. برخی پروتئینها عمل دفاعی دارند) پادتنها (و برخی در اعمال مهم زیستی دیگری نقش دارند.
برای مثال ، هموگلوبینوهموسیانین انتقال گازهای تنفسی را انجام میدهند و یا سیتوکرومها انتقال الکترونها و پدیدههایی از اکسایش و کاهش را عهدهدار هستند. برخی هورمونها، ساختار پروتئینی دارند مثل انسولین و بسیاری از مولکولهایی که به عنوان نشانه در برقراری ارتباطهای درون سلولی و بین سلولی عمل میکنند، ساختار پروتئینی دارند. پروتئینها مواد اصلی لازم برای رشد و ترمیم سلولها هستند و در موارد لزوم برای تأمین انرژی مورد نیاز سلولها نیز مصرف میشوند.
تقسیم بندی پروتئینها از نظر عمل
نقش آنزیمی یا کاتالیزوری
آنزیمها پروتئینهایی هستند که یک یا چند محل ویژه به نام جایگاههای فعال دارند. ماده زمینهای یا همان سوبسترا، به این جایگاهها متصل میشوند. در نتیجه سوبسترا از نظر شیمیایی تغییر پیدا کرده و به یک یا چند محصول تبدیل میشود. آنزیمها واکنش را تا رسیدن به حالت تعادل، تسریع میکنند. آنزیمها آنقدر مؤثرند که ممکن است یک واکنش را 108 تا 1011 بار سریعتر از حالت غیر کاتالیزوری به انجام برسانند. آنزیمها تا حد زیادی برای سوبسترای خود اختصاصی هستند و اغلب مولکولهایی که نزدیک بهم هستند یا تفاوت کمی دارند، نمیپذیرند.
نقش ساختمانی
پروتئینها در قسمتهای مختلفی از سلول مثل غشای سیتوپلاسمی، دیواره سلولی، غشای اندامکها، در ساختمان تاژک و مژک و در ساختمان پروتئینهای مربوط به اسکلت سلولی مثل میوزین، اکتین، کلاژن، ریزرشتهها و … شرکت دارند، بطوری که اگر ساختمان یک پروتئین خاص دگرگون شود مثلا” کلاژن ، باعث دگرگونی شکل سلولهای ماهیچهای میگردد و همین مقدمهای برای بیماریهای ماهیچهای خواهد بود.
پروتئینهای ناقل یا حامل
هر پروتئین ناقل، طوری ساخته شده است که حمل و نقل گروه بخصوصی از مولکولها مثل یونها، قندها و اسیدهای آمینه را بر عهده دارد. برای مثال در برخی باکتریها در برخی پروتئینهای غشایی آنها، جهش ژنی بوجود آمده است و در نتیجه، انتقال گلوکز صورت نمیگیرد. در انسان نیز بیماریهای خاص در این رابطه دیده شده است، مثلا” بیماریهای ارثی که حمل و نقل موارد بخصوصی را در کلیه و یا رودهها یا هر دو مختل میسازند. این پروتئینهای ناقل، مانند آنزیمهای متصل شده به غشاء و همانند پدیده اتصال آنزیم به سوبسترا عمل میکنند، بطوری که هر پروتئین ناقل دارای یک یا چند نقطه اتصال اختصاصی است.
هورمونی
هورمونهای مترشحه از هیپوفیز، پانکراس، پاراتیروئید از نوع پروتئین میباشند. این هورمونها از نظر فعالیت فیزیولوژیک و ساختمان شیمیایی باهم فرق دارند. هورمونهای پروتئینی در مقایسه با غیر پروتئینه، وزن زیادتری دارند. ساختمان این نوع هورمونها، از نانوپپتید گرفته تا کمپلکس گلیکوپروتئینی فرق میکند. از آنجمله میتوان به هورمونهای پانکراس مثل انسولین، گلوکاگون ، سوماتواستاتین و یا هورمونهای هیپوفیزی مثل هورمون رشد و پرولاکتین اشاره کرد.
تقسیم بندی پروتئینها از لحاظ ساختمان آنها
ساختمان اول
که عبارتست از تسلسل اسیدهای آمینه و ایجاد پیوندهای آمیدی و دیسولفیدی. پس در ساختمان اول ، فقط پیوند کوووالان وجود دارد.
ساختمان دوم
این ساختمان به فضای قرار گرفتن واحدهای اسید آمینه که در کنار هم که به صورت خطی چیده شدهاند، اشاره دارد. برخی از این چیده شدنها حالت منظم و پریودیک دارند مثل هلیکس α و صفحه چیندار .β
ساختمان سوم
به ارتباطات باقیماندههای اسید آمینههایی که از هم دورند اطلاق میشود، بطوری که ایجاد ساختمان سه بعدی را میکند که پایدارترین ساختمان پروتئینها میباشد.
ساختمان چهارم
پروتئینهایی که از چند زنجیره پلی پپتیدی تشکیل شدهاند علاوه بر ساختمانهای فوق ، دارای ارگانیزاسیون دیگری نیز میباشند. هر زنجیره پلی پپتیدی در پروتئین یک واحد )subunit (نامیده میشود. ساختمان چهارم به چگونگی چیده شدن این واحدها در کنار هم گفته میشود. هر زیر واحد از زیر واحد دیگر ممکن است متفاوت باشد، مثلا” در ایمنوگلوبین G (مولکول آنتی بادی اصلی در پلاسما) شامل دو زنجیره L (سبک) و دو زنجیر H ه(سنگین) میباشد.
تقسیم بندی پروتئینها از لحاظ ترکیب ساختمانی آنها
پروتئینهای ساده
پروتئینهایی هستند که از هیدرولیز آنها فقط اسیدهای آمینه بدست میآید و خود به دو دسته یعنی پروتئینهای کروی و رشتهای تقسیم میشوند.
•1. پروتئینهای کروی
آنهایی هستند که مولکول آنها دارای شکل کروی یا بیضی بوده و در آب و محلولهای نمکی رقیق محلولند و مهمترین آنها عبارتند از: آلبومین ، گلوبولینها ، هیستونها ، پروتامینها. آلبومین در سلولهای مختلف وجود دارد و به آلبومین داخل خون، آلبومین سرم گویند که مقدارش نسبت به پروتئینهای دیگر سرم، بیشتر است. از نقشهای این پروتئین تنظیم فشار اسمزی خون و نقل و انتقال مولکولهای کوچک مثل اسیدهای چرب و برخی از هورمونها میباشد. این پروتئین بوسیله سلولهای کبدی ساخته میشود.
در خون انسان چند نوع گلوبین وجود دارد که آنها را به صورت گلوبینهای α و β و δ تقسیم میکنند که هر کدام وظیفه خاصی دارد مثلا” نوع β ، حمل یونهای فلزی مثل Fe را انجام میدهند. هیستونها در هسته سلول یافت میشوند و به 5 نوع تقسیم میشوند که در بین گونهها یکسان میباشد. این پروتئین به این دلیل که اسید آمینه بازی زیادی دارد، دارای خاصیت بازی میباشد. پروتامینها نیز مثل هیستون در هسته و در اجتماع با اسیدهای نوکلئیک یافت میشود و مثل هیستونها ، بازی هستند.
•2. پروتئینهای رشتهای
پروتئینهایی هستند که از مولکولهای خیلی طویل رشته مانند ساخته شدهاند و میتوان آنها را به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول که در محلولهای نمکی غلیظ محلولاند و دسته دوم که کاملا غیر محلول بوده و به آنها اسکلرو پروتئین گویند. در مورد پروتئینهای محلول دو مثال عمده ، فیبرینوژن) از اجتماع این ماده در خون ، فیبرین بوجود میآید و همین موجب انعقاد خون میشود) و میوزین و اکتین (پروتئینهای انقباضی) را نام میبرند.
در مورد پروتئینهای غیر محلول به کلاژن ، کراتین و فیبروئین اشاره میکنند. کلاژن در بدن جانوران فراوان بوده و در پوست، غضروف و قرنیه چشم به مقدار زیاد یافت میشود. کراتین نیز در مو ، ناخن و چشم یافت میشود و رشتههای خیلی طویلی را ایجاد میکند. فیبروئین ، پروتئین رشته ابریشم است و مقاومت مکانیکی آن بسیار زیاد است.
پروتئینهای ترکیبی
این نوع پروتئینها ، علاوه بر زنجیر پلی پپتیدی، یک قسمت غیر پروتئینی به نام ریشه پروستتیک دارند و فعالیت زیستی آنها اغلب مربوط به این ریشه اضافی است. این دسته از پروتئینها عبارتند از:
•1. کرموپروتئینها: رنگی میباشند و شامل پروتئینهای مهمی مثل سیتوکرومها ، کاتالاز ، پراکسیداز و هموگلوبینومیوگلوبین (پروتئین ناقل O2 و HCO2- در خون و در ماهیچه (میباشند.
•2. لیپوپروتئینها :پروتئینها با لیپیدها پیوند شده، مولکولهای درشتی با وزن مولکولی خیلی بالا را ایجاد میکنند. مهمترین قسمتی از سلول که دارای لیپوپروتئین است غشای سلول و غشای اندامکهای آن میباشد.
•3. گلیکوپروتئینها: بیشتر پروتئینها حتی برخی از پروتئینهایی که جزء پروتئینهای ساده طبقه بندی کردیم، در ساختمان خود شامل یک یا چند مولکول قندی میباشند که با پیوندهای کووالان با آنها ترکیب شدهاند. مثل آلبومین تخم مرغ و گاماگلوبینها. این قند ممکن است گلوکز ، گالاکتوز ، مانوز و یا ترکیبات دیگر قندی باشد.
•4. فسفوپروتئینها: این پروتئینها در مولکول خود دارای ریشههای اسید فسفریک هستند. یک نمونه از کازئین شیر میباشد که در حقیقت یک فسفوگلیکوپروتئین میباشد و یا فسفوپروتئین زرده تخم مرغ که بویژه بوسیله کبد پرندگان سنتز میشود و دارای مقدار زیادی فسفر است.
