Strukturelle proteiner tjener først og fremst som strekkbyggere i celler og vev. De har vanligvis ingen enzymatisk funksjon, så de forstyrrer normalt ikke metabolske prosesser. Strukturelle proteiner danner vanligvis lange fibre og gir z. B. leddbånd, sener og bein deres styrke og bevegelighet, deres bevegelighet. Flere forskjellige typer strukturelle proteiner utgjør omtrent 30% av alle proteiner som forekommer hos mennesker.
Hva er det strukturelle proteinet?
Proteiner, som hovedsakelig gir vevets struktur og rivebestandighet, er oppsummert under betegnelsen strukturelle proteiner. Strukturelle proteiner kjennetegnes ved at de vanligvis ikke er involvert i enzymatisk-katalytiske metabolske prosesser.
Scleroproteiner, som blir regnet blant de strukturelle proteiner, danner vanligvis langkjedede molekyler i form av sammensveisede aminosyrer, som er bundet til hverandre via peptidbindinger. Strukturelle proteiner har ofte tilbakevendende aminosyresekvenser som gjør at molekylene har spesielle sekundære og tertiære strukturer som dobbelt- eller trippelhelix, noe som fører til spesiell mekanisk styrke. Viktige og kjente strukturelle proteiner er z. B. Keratin, kollagen og elastin. Keratin er et av de fiberdannende strukturelle proteiner som gir struktur til huden (epidermis) samt hår og negler.
Med over 24% av alle proteiner som forekommer i menneskekroppen, danner kollagener den største gruppen av strukturelle proteiner. Det som er påfallende med kollagener er at hver tredje aminosyre er glycin og sekvensen glycin-prolin-hydroksyprolin akkumuleres. De rivebestandige kollagenene er de viktigste komponentene i bein, tenner, leddbånd og sener (bindevev). I motsetning til kollagener, som knapt kan strekkes, gir elastin visse vev evnen til å strekke seg. Elastin er derfor en viktig komponent i lungene, i veggene i blodkarene og i huden.
Funksjon, effekt og oppgaver
Ulike klasser proteiner blir underlagt under betegnelsen strukturelt protein. Alle strukturelle proteiner har det til felles at deres viktigste funksjon er å gi struktur og styrke til vevet de finnes i. Det kreves et bredt spekter av nødvendige strukturelle egenskaper. Kollagener, som danner det strukturelle proteinet i leddbånd og sener, er ekstremt tåleresistente, siden leddbåndene og senene er utsatt for høye påkjenninger når det gjelder rivemotstand.
Som en komponent i bein og tenner, må kollagenene også kunne danne bruddsikre strukturer. I tillegg til rivemotstand, trenger andre kroppsvev en spesiell elastisitet for å kunne tilpasse seg de respektive forhold. Strukturelle proteiner, som tilhører gruppen av elastiner, oppfyller denne oppgaven. De kan strekkes og er i begrenset grad sammenlignbare med elastiske fibre i stoffet. Elastiner muliggjør raske volumjusteringer i blodkar, lunger og forskjellige skinn og membraner som omslutter organer og må takle endrede organstørrelser. Også i menneskets hud kompletterer collagener og elastiner hverandre for å sikre både fasthet og evnen til å bevege huden.
Mens kollagener i leddbånd og sener hovedsakelig garanterer strekkfasthet i en bestemt retning, må keratiner, som er en del av negler og tånegler, sikre flat (todimensjonal) styrke. En annen klasse av strukturelle proteiner består av såkalte motoriske proteiner, som er hovedkomponenten i muskelceller. Myosin og andre motoriske proteiner har evnen til å trekke seg sammen på grunn av en viss nevral stimulans, slik at muskelen forkortes midlertidig mens de bruker energi.
Utdanning, forekomst og egenskaper
Strukturelle proteiner, som andre proteiner, syntetiseres i celler. Forutsetningen er at tilførselen av de tilsvarende aminosyrene er garantert. For det første er flere aminosyrer knyttet til dannelse av peptider og polypeptider. Disse delene av et protein blir satt sammen på det grove endoplasmatiske retikulum for å danne større deler og deretter for å danne et komplett proteinmolekyl.
Strukturelle proteiner som må utføre funksjoner utenfor cellene i den ekstracellulære matrisen er merket og transporteres inn i det ekstracellulære rommet ved eksocytose ved hjelp av sekretoriske vesikler. De nødvendige egenskapene til strukturelle proteiner dekker et bredt spekter mellom strekkfasthet og elastisitet. Strukturelle proteiner forekommer normalt bare som en del av vev, slik at konsentrasjonen ikke lett kan måles direkte. En optimal konsentrasjon kan derfor ikke gis.
Sykdommer og lidelser
De komplekse oppgavene som de forskjellige strukturelle proteinene må ta på seg fører til forventning om at det også kan oppstå funksjonsfeil som fører til forstyrrelser og symptomer. Det kan også føre til funksjonsfeil i syntesekjeden fordi det er nødvendig med et stort antall enzymer og vitaminer for syntesen.
De mest merkbare forstyrrelsene oppstår når de tilsvarende proteiner ikke kan syntetiseres på grunn av et underforsyning av aminosyrer. De fleste av de nødvendige aminosyrene kan syntetiseres av kroppen selv, men ikke de essensielle aminosyrene som må tas inn utenfra i form av mat eller kosttilskudd. Selv med tilstrekkelig tilførsel av essensielle aminosyrer, kan absorpsjon i tynntarmen forstyrres på grunn av sykdommer eller på grunn av inntatt giftstoff eller som en bivirkning av visse medikamenter og forårsake mangel. En kjent, om enn sjelden sykdom, i denne sammenheng, er Duchenne muskeldystrofi.
Sykdommen er forårsaket av en genetisk defekt på X-kromosomet, så bare menn er direkte berørt. Den genetiske defekten betyr at det strukturelle proteinet dystrofin, som er ansvarlig for forankring av muskelfibrene i skjelettmuskulaturen, ikke kan syntetiseres. Dette fører til en alvorlig muskeldystrofi. En annen - også sjelden - arvelig sykdom fører til mitokondriopati. Flere kjente genetiske defekter i DNA og mitokondriell DNA kan forårsake mitokondrier. En endret sammensetning av visse mitokondrielle strukturelle proteiner resulterer i en redusert energiforsyning for hele organismen.
