Białko strukturalne

Białka strukturalne służą przede wszystkim jako budulec rozciągliwy w komórkach i tkankach. Zwykle nie pełnią funkcji enzymatycznej, więc normalnie nie zakłócają procesów metabolicznych. Białka strukturalne zwykle tworzą długie włókna i dają z. B. więzadeł, ścięgien i kości ich siła i ruchliwość, ich ruchliwość. Kilka różnych typów białek strukturalnych stanowi około 30% wszystkich białek występujących u ludzi.

Co to jest białko strukturalne?

Białka, które głównie nadają tkance strukturę i odporność na rozdarcie, są podsumowane pod terminem białka strukturalne. Białka strukturalne charakteryzują się tym, że zwykle nie biorą udziału w enzymatyczno-katalitycznych procesach metabolicznych.

Skleroproteiny, które są zaliczane do białek strukturalnych, zwykle tworzą długołańcuchowe cząsteczki w postaci połączonych ze sobą aminokwasów, które są połączone ze sobą wiązaniami peptydowymi. Białka strukturalne często mają powtarzające się sekwencje aminokwasów, które pozwalają cząsteczkom mieć specjalne struktury drugorzędowe i trzeciorzędowe, takie jak podwójne lub potrójne helisy, co prowadzi do szczególnej wytrzymałości mechanicznej. Ważnymi i znanymi białkami strukturalnymi są z. B. Keratyna, kolagen i elastyna. Keratyna jest jednym z białek strukturalnych tworzących włókna, które nadają strukturę skórze (naskórkowi), a także włosom i paznokciom.

Z ponad 24% wszystkich białek występujących w organizmie człowieka, kolageny stanowią największą grupę białek strukturalnych. Uderzające w przypadku kolagenów jest to, że co trzeci aminokwas to glicyna, a sekwencja glicyna-prolina-hydroksyprolina jest akumulowana. Kolageny odporne na rozdarcie są najważniejszymi składnikami kości, zębów, więzadeł i ścięgien (tkanki łącznej). W przeciwieństwie do kolagenów, których rozciąganie jest trudne, elastyna nadaje niektórym tkankom zdolność rozciągania. Dlatego elastyna jest ważnym składnikiem płuc, ścian naczyń krwionośnych i skóry.

Funkcja, efekt i zadania

Określenie białko strukturalne obejmuje różne klasy białek. Wszystkie białka strukturalne mają wspólną cechę, że ich główną funkcją jest nadawanie struktury i wytrzymałości tkance, w której się znajdują. Wymagany jest szeroki zakres niezbędnych właściwości strukturalnych. Kolageny, które tworzą białko strukturalne w więzadłach i ścięgnach, są wyjątkowo odporne na rozerwanie, ponieważ więzadła i ścięgna są narażone na duże obciążenia związane z wytrzymałością na rozerwanie.

Jako składnik kości i zębów kolageny muszą być również zdolne do tworzenia struktur odpornych na pękanie. Oprócz odporności na rozdarcie inne tkanki ciała wymagają szczególnej elastyczności, aby móc dostosować się do odpowiednich warunków. Zadanie to spełniają białka strukturalne należące do grupy elastyn. Można je rozciągać i są w ograniczonym stopniu porównywalne z elastycznymi włóknami w tkaninie. Elastyny ​​umożliwiają szybką regulację objętości w naczyniach krwionośnych, płucach oraz różnych skórach i błonach, które otaczają narządy i muszą radzić sobie ze zmieniającymi się rozmiarami narządów. Również w ludzkiej skórze kolageny i elastyny ​​uzupełniają się, zapewniając zarówno jędrność, jak i zdolność poruszania skórą.

Podczas gdy kolageny w więzadłach i ścięgnach zapewniają głównie wytrzymałość na rozciąganie w określonym kierunku, o tyle keratyny, które są częścią paznokci i paznokci, muszą zapewniać płaską (dwuwymiarową) wytrzymałość. Inną klasę białek strukturalnych stanowią tak zwane białka motoryczne, które są głównym składnikiem komórek mięśniowych. Miozyna i inne białka motoryczne mają zdolność skurczu pod wpływem określonego bodźca nerwowego, tak że mięsień skraca się czasowo podczas zużywania energii.

Edukacja, występowanie i właściwości

Białka strukturalne, podobnie jak inne białka, są syntetyzowane w komórkach. Warunkiem wstępnym jest zagwarantowanie dostaw odpowiednich aminokwasów. Po pierwsze, kilka aminokwasów jest połączonych w celu utworzenia peptydów i polipeptydów. Te części białka są układane razem na szorstkiej siateczce endoplazmatycznej, tworząc większe części, a następnie tworzą kompletną cząsteczkę białka.

Białka strukturalne, które muszą pełnić funkcje poza komórkami w macierzy zewnątrzkomórkowej, są znakowane i transportowane do przestrzeni zewnątrzkomórkowej przez egzocytozę za pośrednictwem pęcherzyków wydzielniczych. Wymagane właściwości białek strukturalnych obejmują szerokie spektrum między wytrzymałością na rozciąganie a elastycznością. Białka strukturalne zwykle występują tylko jako część tkanek, więc ich stężenie nie może być łatwo zmierzone bezpośrednio. Dlatego nie można podać optymalnego stężenia.

Choroby i zaburzenia

Złożone zadania, które muszą wykonać różne białka strukturalne, prowadzą do przypuszczenia, że ​​mogą również wystąpić nieprawidłowości prowadzące do zaburzeń i objawów. Może również prowadzić do nieprawidłowego działania w łańcuchu syntezy, ponieważ do syntezy potrzebna jest duża liczba enzymów i witamin.

Najbardziej zauważalne zaburzenia pojawiają się, gdy odpowiednich białek nie można zsyntetyzować z powodu niewystarczającej podaży aminokwasów. Większość niezbędnych aminokwasów może zostać zsyntetyzowana przez organizm, ale nie niezbędne aminokwasy, które muszą być przyjmowane z zewnątrz w postaci pożywienia lub suplementów diety. Nawet przy odpowiedniej podaży niezbędnych aminokwasów wchłanianie w jelicie cienkim może być zaburzone z powodu chorób lub z powodu spożycia toksyn lub jako efekt uboczny niektórych leków i powodować ich niedobór. Dobrze znaną, choć rzadką chorobą w tym kontekście jest dystrofia mięśniowa Duchenne'a.

Choroba jest spowodowana defektem genetycznym chromosomu X, więc bezpośrednio dotyka tylko mężczyzn. Defekt genetyczny oznacza, że ​​strukturalne białko dystrofina, które jest odpowiedzialne za zakotwiczenie włókien mięśniowych mięśni szkieletowych, nie może zostać zsyntetyzowane. Prowadzi to do ciężkiej dystrofii mięśniowej. Inna - również rzadka - choroba dziedziczna prowadzi do mitochondriopatii. Kilka znanych defektów genetycznych w DNA i mitochondrialnym DNA może powodować mitochondria. Zmieniony skład niektórych mitochondrialnych białek strukturalnych skutkuje zmniejszoną dostawą energii dla całego organizmu.