ამინომჟავები და ცილები. ცილების სტრუქტურა და ფუნქციები.

image15.1

უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვან ორგანულ კომპონენტს წარმოადგენს ცილები. უჯრედში ცილის შემცველობა მერყეობს 50-დან 80 %-მდე. ცილები მაღალმოლეკულური ორგანული შენაერთია, რომელიც შედგება ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის და აზოტისგან. ცილის შემადგენლობაში ასევე შედის გოგირდი, ზოგიერთ ცილაში შედის ფოსფორი.

ცილებს შეიცავს უჯრედის ჩონჩხი, ანუ შიდა კარკასი, რომელიც აძლევს უჯრედებს ფორმას და რომლითაც ხორციელდება ტრანსპორტირება. უჯრედების მემბრანებში, რომლებიც ცხიმისგან შედგება, არის ჩამონტაჟებული არხები, როგორც კარებები, ეს არხები ცილებისგანაა დამზადებული. ყველა ფერმენტი ცილაა. სწორედ ცილის სტრუქტურაზე ინფორმაცია ინახება დნმ-ში.

ცილების კასიფიკაცია.

მარტივი ცილები – შედგება მხოლოდ ცილოვანი ნაწილისგან.
რთული ცილები – მათ აქვთ არაცილოვანი ნაწილიც. თუ არაცილოვანი ნაწილის სახით გამოყენებულია ნახშირბადი, მაშინ ეს ტრიპოპროტეიდებია, თუ დამატებულია ლიპიდები, მაშინ ეს არის ლიპოპროტეიდები და თუ დამატებულია ნუკლეიდური მჟავები, მათ ნუკლიპროტეიდებს ეძახიან.

როგორ არიან მოწყობილი ცილები, ცილების სტრუქტურა.

ცილები პოლიმერებია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის არის გიგანტური მოლეკულა. ცილის მონომერებს წარმოადგენს ამინომჟავები, ანუ ამინომჟავა ერთი მოლეკულაა, ხოლო ცილა ბევრი მოლეკულისგან, ბევრი ამინომჟავებისგან შედგება.

საერთოდ ამინომჟავები ძალიან ბევრია, მაგრამ ცოცხალი ორგანიზმების შემადგენლობაში გვხვდება მხოლოდ 20 ამინომჟავა. ანუ, იმისათვის, რომ ცოცხალი ორგანიზმის ცილა შეიკრას, უნდა იყოს 20 სხვადასხვა ამინომჟავა (ალანინი, ფენილალანინი, არგინინი, ასპარაგინი, ტაურინი, ვალინი, ჰისტიდინი, გლიცინი, გლუტამინი, კარნიტინი, იზოლეიცინი, ლეიცინი, ლიზინი, მეთიონინი, პროლინი, სერინი, თიროზინი, ტრეონინი, ტრიფტოფანი, ცისტეინი). ბაქტერიებს და მცენარეებს შეუძლიათ ყველა იმ ამინომჟავას სინთეზირება, რომლებისგანაც შედგება მათი ცილოვანი მოლეკულა, ხოლო ცხოველებსა და ადამიანებს არ შეუძლიათ ყველა ამინომჟავას სინთეზირება, რომლებისგანაც შედგება მათი ცილოვანი მოლეკულა. ანუ არსებობენ მთელი რიგი ამინომჟავები, რომლებიც აუცილებლად უნდა მიეწოდოს საკვებიდან. შეუცვლელ ამინომჟავებს მიეკუთვნება ლიზინი, ვალინი, ლეიცინი, იზოლეიცინი, თრეონინი, ფენილალანინი, ტრიპტოფანი, თიროზინი, მეთიონინი. ყველა ამინოს აქვს თავისი სახელი, მათ აღნიშნავენ ლათინური ასოებით მაგ. Ala – ალანინი, Arg – არგინინი და სხვ.

ამინომჟავები შეერთებულია ერთმანეთთან პეპტიდური კავშირით, ამ შეერთების დროს გამოიყოფა წყალი. ორი ამინომჟავის შეერთება წარმოადგენს დიპეპტიდს. ბევრი ამინომჟავების შეერთებისას წარმოიქმნება პოლიპეპტიდი. არსებობს ძალიან გრძელი პოლიპეპტიდური ჯაჭვები, რომლებიც შედგება ბევრი ამინომჟავებისგან. ცილის მოლეკულის შემადგენლობაში შეიძლება შედიოდეს როგორც ერთი პოლიპეპტიდური ჯაჭვი, ასევე რამოდენიმე პოლიპეპტიდური ჟაჭვი. თუ ჯაჭვში შეკავშირდა 100 ამინომჟავაზე მეტი ამინომჟავა, ამას ეძახიან ცილას. თუ ჯაჭვში 100 ამინოზე ნაკლებია, მას ეძახიან პეპტიდებს. ე.ი. პეპტიდები 2-დან 100-მდე ამინომჟავას კავშირია.

ამინომჟავები ერთმანეთისგან განსხვავდება სტრუქტურით, ზოგიერთი საკმაოდ რთულია, თავისი თვისებებითაც განსხვავდებიან ერთმანეთისგან, ამასთან ყველა ამინო ცვლის ცილის თვისებას. ამინოების დახმარებით შეიძლება ცილის ისე აწყობა, რომ მას შეუძლია „თითქმის ყველაფრის“ გაკეთება.

რა შეუძლიათ ცილებს.

წარმოიდგინეთ, რომ ცილები მძივებისგან/ამინომჟავებისგან აწყობილი გრძელი ჯაჭვია. თუ ცილის მოლეკულაში ამინომჟავები სწორხაზოვნად არიან განლაგებულნი, ამინომჟავათა შორის წარმოიქმნება პეპტიდური ბმა, ასეთ ნაერთს პეპტიდი ეწოდება. მაგრამ ჩვენ არ გვჭირდება უბრალოდ ამინოების გრძელი ჯაჭვი, ჩვენ გვჭირდება რაიმე კომპაქტური, მუშა მექანიზმი.

ამინოების პირველადი თანმიმდევრობა ჯაჭვში უკვე ცილაა, მაგრამ მნიშვნელოვანია კიდევ, რომ მან მიიღოს სწორი სტრუქტურა, რათა მან შეასრულოს გარკვეული ფუნქცია. ცილის უნიკალური კონფიგურაციის წარმოქმნა ხდება წყლიან გარემოში. წყლიანი გარემო თითქოს აიძულებს ცილოვან მოლეკულას მიიღოს გარკვეულად მოწესრიგებული სტრუქტურა, რის გამოც იგი ბიოლოგიურად აქტიურდება.

მაგ. ჩვენ გვინდა შევქმნათ ჰემოგლობინი, ჰემოგლობინი არის ცილა, რომელიც შედის სისხლის წითელ უჯრედებში – ერითროციტებში, რომელთაც გადააქვთ ჟანგბადი. ჰემოგლობინის შექმნისათვის პირველ რიგში იქმნება ამინოების ჯაჭვი გარკვეული თანმიმდევრობით (აქ მნიშვნელოვანია ამინოების თანმიმდევრობა), ეს არის ამინოების პირველადი თანმიმდევრობა ჯაჭვში, რომელიც ძალიან გრძელია და ძალიან ზუსტად არის აწყობილი, მაგრამ ის თავისით ვერ იმუშავებს, რადგან არის ძალიან გრძელი და მოუხერხებელი. ამიტომ, ეს ჯაჭვი იღებს სპირალის ფორმას, ეს მეორეული სტრუქტურაა. ეხლა წარმოვიდგინოთ, რომ სპირალი ვიღაცამ დაახვია გორგალში, ასეთ დახვეულ სპირალს გლობულას ეძახიან, ეს უკვე მესამეული სტრუქტურაა. მეოთხეული სტრუქტურა არ აქვს ყველა ცილას, თუ რომელიმე ცილა ძალიან დიდია, მაშინ მას შეუძლია დაეხვიოს რამოდენიმე გლობულაში, რამოდენიმე სპირალი დახვეულია გლობულაში და ეს გლობულები კიდევ ერთმანეთშია გადახვეული და მივიღეთ რამოდენიმე გლობულას კომპლექსი. ეს არის ცილის სტრუქტურული ორგანიზაციის უმაღლესი ფორმა – მეოთხეული სტრუქტურა, რომელიც ახასიათებს ჰემოგლობინს.

შესაბამისად, თუ შესაძლებელია ასეთი სტრუქტურა შეიქმნას, მაშინ ცხადია ასევე შესაძლებელია ამ სტრუქტურის დაშლა. ცილის რღვევის ასეთ პროცესს დენატურაცია ეწოდება. დენატურაციის შედეგად ცილის თვისებები იცვლება, ის კარგავს ხსნადობის უნარს. დენატურაციის პროცესი უკუქცევადია.

მაგ. თუ ჩვენ ცილას გავაცხელებთ იმაზე მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ის ჩვეულებრივად მუშაობს (ადამიანის ორგანიზმისთვის ეს ტემპერატურა 36.6 გრადუსია), ცილა თანმიმდევრობით დაკარგავს თავის სტრუქტურას. ამიტომაა საშიში ჩვენი ორგანიზმისთვის 40 გრადუსზე მაღალი შინაგანი ტემპერატურა. რა ხდება ამ დროს: მეოთხეული სტრუქტურა იწყებს დაშლას მესამეულ, მერე მეორეულ და პირველად სტრუქტურამდე – ამინოების ჯაჭვამდე, ამ მომენტამდე ცილის დაშლა კიდევ შეიძლება შეჩერდეს და თუ დავიწყებთ გაციებას, ის უკან დაიხვევა გლობულაში იგივე თანმიმდევრობით, მაგრამ თუ ცილა დაკარგავს პირველად სტრუქტურასაც, ანუ ამინოების ჯაჭვი გაწყდება, მაშინ ცილა ვეღარ აღდგება. ეს პროცესი – დენატურაცია, ხდება როდესაც ვამზადებთ ხორციან სადილს, თერმული დამუშავების შემდეგ გაცილებით ადვილად მოვინელებთ საკვებს.

ცილის აგებულებების ყველა თავისებურება განისაზღვრება მისი პირველადი სტრუქტურით. ცილის მოლეკულები ერთმანეთისაგან განსვავდებიან მონომერების რაოდენობით, მონომერების შედგენილობით და თანმიმდევრობით.

ცილების ფუნქციები.

ცილები ასრულებენ მთელ რიგ ფუნქციებს როგორც უჯრედში, ასევე მთლიანად ორგანიზმში. მათი ფუნქციები განისაზღვრება ცილის მოლეკულის სტრუქტურითა და ფორმით.

1. სამშენებლო, სტრუქტურული ფუნქცია.

პირველ რიგში ამ ფუნქციას ასრულებენ ცილები, რომლებიც შედიან უჯრედების მემბრანების შემადგენლობაში. მისგან შენდება უჯრედის ჩონჩხი, მემბრანებში ე. წ. „კარებები“ (ლიპოპროტეინები, გლიკოპროტეინები). ამათ გარდა სტრუქტურულ ცილებს განეკუთვნებიან უჯრედებსშორისი მატრიქსის ცილები, ასეთებია კოლაგენი და რადიკულინი. იოგების ერთერთ ძირითად კომპონენტს შეადგენს ელასტინი, კანისას – კოლაგენი. კოლაგენი ასევე შედის ძვლების, ხრტილის და მყესების შემადგენლობაში. რაც შეეხება თმებს და ფრჩხილებს, ისინი ძირითადად შედგება ძალიან მტკიცე ცილებისაგან კერატინისგან, კერატინი ასევე ფრინველების ბუმბულის კომპონენტიცაა.

2. მამოძრავებელი ფუნქცია. შემკუმშველი ცილები.

ორგანიზმის ზოგიერთ უჯრედებს შემკუმშველი ცილების წყალობით აქვთ შეკუმშვის და გადაადგილების უნარი. ჩვენი კუნთები მუშაობენ იმიტომ, რომ ორი შემკუმშველი ცილა სრიალებს ერთმანეთზე – აქტინი და მიოზინი. ისინი უზრუნველყოფენ კუნთის შეკუმშვას.

3. სატრანსპორტო ფუნქცია.

მთელი რიგი ცილები ასრულებენ ნივთიერებების გადატანის ფუნქციას უჯრედის ერთი კომპონენტიდან სხვაში, ან მთელი ორგანიზმის ორგანოებს შორის. იგივე სისხლის ცილა ჰემოგლობინი, ის იერთებს ჟანგბადს და ფილტვებიდან გადააქვს ორგანიზმის ყველა ორგანოებსა და ქსოვილებში, ხოლო იქიდან უკან აბრუნებს ფილტვებში ნახშირორჟანგს. სისხლში არის სპეციალური სატრანსპორტო ცილები ალბუმინები, რომლებსაც გადააქვთ სხვადასხვა ნივთიერებები. ამას გარდა უჯრედის მემბრანებში არის განსაკუთრებული ცილები, რომლებიც ახორციელებენ მკაცრად შერჩეული ნივთიერებების ტრანსპორტირებას უჯრედის შიგნით და გარეთ. სისხლის ალბუმინს გადააქვს როგორც ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, ასევე ცხიმოვანი მჟავები და ლიპიდები. გადამტანი ცილები ნივთიერებების გადატანას ახორციელებენ უჯრედების მემბრანების გავლით.

4. დამცველობითი ფუნქცია.

სპეციფიკური ცილები ახორციელებენ ე. წ. დამცავ ფუნქციებს. ისინი იცავენ ჩვენ ორგანიზმს უცხო სხეულების და უცხო ცილების შემოჭრისაგან და სხვადასხვა დაზიანებისაგან. ასეთ დამცავ ცილებს მიეკუთვნებიან ანტისხეულები. იმუნური სისტემის ანტისხეულები ცილოვანი ბუნებისაა, მათ შეუძლიათ იპოვნონ ნებისმიერი ინფექცია და უცხო მოლეკულა. ფიბრინს შეუძლია შეაჩეროს სისხლდენა. ზოგიერთი ცხოველი თავდაცვის მიზნით გამოიმუშავებს ცილა ტოქსინებს – უძლიერეს შხამს. თავის მხრივ ზოგიერთ ორგანიზმს აქვს უნარი გამოიმუშავოს ანტიტოქსინები, რომლებიც თრგუნავენ ტოქსინებს.

5. რეგულატორული ფუნქცია.

ადამიანის ორგანიზმში არსებობენ მთელი რიგი ცილები, რომლებიც ასრულებენ რეგულატორულ ფუნქციას. ცილოვანი ბუნების ჰორმონები იღებენ მონაწილეობას ნივთიერებათა ცვლაში. მათ მიეკუთვნება პეპტიდური ბუნების სხვადასხვა ჰორმონები. ერთერთ ასეთ ჰორმონს მიეკუთვნება ინსულინი, რომელიც გამომუშავდება კუჭქვეშა ჯირკვალის მიერ და არეგულირებს გლუკოზის დონეს სისხლში. ამას გარდა ასეთ ჰორმონებს მიეკუთვნება კალციტონინი, რომელიც არეგულირებს კალცის დონეს ძვლის ქსოვილში, ასევე ზრდის ჰორმონი, რომელიც ადამიანის ზრდაზე და განვითარებაზე აგებს პასუხს.

6. ცილების მომმარაგებელი ფუნქცია.

ცილები შეიძლება იყოს სამარაგო საკვები ნივთიერებები, მაგ. კვერცხის ალბუმინი და რძის კაზეინი. მცენარეების თესლებში ცილებს შეუძლიათ შეასრულონ მომმარაგებელი ფუნქცია.

7. ენერგეტიკული ფუნქცია.

ცილებს შეუძლიათ უჯრედში ან ორგანიზმში შეასრულონ ენერგეტიკული ფუნქცია, მაგრამ ეს არ არის ცილის ძირითადი ფუნქცია. 1 გრამი ცილის დაშლით შეგვიძლია მივიღოთ იმდენივე ენერგია, რასაც ნახშირწყლებიდან, 4 კკალ. 1 გრამზე. სინამდვილეში ამ მიზნით ცილები გამოიყენება განსაკუთრებულ შემთხვევებში, რადგან უჯრედისთვის ეს არ არის ხელსაყრელი, ენერგიის წყაროსთვის გამოიყენება ნახშირწყლები ან ცხიმები. ენერგიის წყაროდ ცილა გამოიყენება მხოლოდ მაშინ, როცა სხვა წყაროები უკვე გახარჯულია. ყველაზე სწრაფად ორგანიზმი ენერგიას იღებს ნახშირწყლებიდან, ხოლო ყველაზე ბევრ ენერგიას სხეულის მასასთან შედარებით იძლევა ცხიმები, მაგრამ მათ გადამუშავებას ორგანიზმი დიდხანს უნდება, ამიტომ ცხიმები არ არის ძირითადი ენერგიის წყარო. ცილების ათვისებასაც დიდხანს უნდება ორგანიზმი, თანაც ენერგიასაც ცოტას იძლევა ცხიმთან შედარებით. მართალია ჩვენ ორგანიზმს შეუძლია მიიღოს ენერგია ცილებიდან, მაგრამ თუ ცილები არ არის ძალიან ბევრი, ორგანიზმი არ დაიწყებს ამინომჟავების დაშლას. ორგანზმი დაშლის ცილის დიდ უჯრედებს ამინოებად და ამ ამინოებს გამოიყენებს საკუთარი ცილების ასაშენებლად. ჩვენ მუდმივად გვჭირდება ცილები, რათა აღვადგინოთ ჩვენი სხეულის ნაწილები, ეს უწყვეტი პროცესია.

8. სასიგნალო ფუნქცია.

უჯრედის ზედაპირულ მემბრანაზე ჩაშენებულია ცილის მოლეკულები – რეცეპტორები, რომლებსაც გარემოს ფაქტორთა ზემოქმედების საპასუხოდ შეუძლიათ შეცვალონ თავისი მესამეული სტრუქტურა. მიიღონ სიგნალი (მაგ. ჰორმონი) უჯრედის გარედან და მიაწოდოს ის უჯრედს შიგნით.

9. კატალიზური ფუნქცია.

ცილების ერთერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქცია, რომელსაც უზრუნველყოფს ცილები – ფერმენტები, აჩქარებენ და ანელებენ ქიმიურ რეაქციებს. მაგ. საჭმლის მონელებისას აჩქარებენ უჯრედში მიმდინარე ბიოლოგიურ პროცესებს. ყველა ფერმენტი ცილაა, ყველა ცილა ფერმენტი არაა. იმისთვის, რომ ცილამ შეასრულოს ფუნქცია, მას უნდა ახასიათებდეს მეორეული და მესამეული კონფიგურაცია. ფერმენტის კატალიზური აქტივობა მთელი მისი მოლეკულით კი არ განისაზღვრება, არამედ მხოლო მცირე მოლეკულით: ფერმენტის აქტიური ცენტრით.

თეორიული ცოდნის გაღრმავებისთვის ჩემი სხვა პოსტები შეგიძლია ნახო http://tidani.ge/?cat=608

თუ მოგეწონა ეს პოსტი, გააზიარე და არ დაგავიწყდეს ჩემი ფეისბუქის გვერდის “ფიტნეს-ინსტრუქტორის რჩევები” – ის დალაიქება.

Facebook Comments